Hologrammen är här – men 3d-tv dröjer

Det finns gränser för vad man kan göra på en scen, trots att det går att flyga i luften och skapa nya bakgrunder, lägga till rörliga moln på himlen och trolla med strålkastare och laser. Något man inte kan göra i dag är att spela ett skådespel tillsammans med en skådespelare som inte är närvarande. Men med lite nytänkande och en del gammal teknik har engelska Musion Systems lyckats lösa det också.

Musion Eyeliner visar syntetiska bilder av rörliga objekt, till exempel en skådespelare eller en bil, på en scen tillsammans med vanliga, fysiska skådespelare, musiker och så vidare. I sin upprymdhet kallar pressen det för ett hologram, men det är att ta i.

Telekonferens i 3d

Reklamen har tagit en ny vändning. Den superdyra reklamen kan numera ses på jättelika scener med fantastiska ljussprakande skådespel och rökgeneratorer. Rockmusiken har gått samma väg. Det räcker inte längre att se musikern på scen, nej, inte ens en jätte-tv med lysdioder duger längre. Nu ska det vara tredimensionella bilder, rök, blixtar, laserharpor, möjligheter att rita mitt i luften, flygande monster med mera. Ett annat scenario, som redan har infriats, är ”tredimensionella” teleframträdanden, alltså att en person ser ut att stå på en scen tillsammans med andra, verkliga personer, fast han eller hon i själva verket finns någon annanstans.

Det demonstrerade Cisco vid ett möte i Bangalore med hjälp av Musion-projektion, där vd John Chambers ”strålade upp” en annan chef, Marthin De Beer, som i själva verket befann sig i San José i Kalifornien. De hälsade på varandra och samtalade med publiken i Indien. Samtidigt använde man flera stora bildskärmar och tog in telepresence-sessioner från andra delar av världen.

Inte hologram men nästan

Beteckningen ”hologram” är missvisande och får antas ha dykt upp genom science fiction-filmerna. Rent tekniskt är ett hologram en bild som har åstadkommits av interferens mellan två laserstrålar, där den ena reflekteras från ett fotografiskt medium som lagrar bilden i form av interferensmönster i en ganska tjock silverfilm. Ett verkligt hologram innehåller sann djupinformation och kan betraktas ur olika vinklar.

Musion kallar sin produkt för Virtual 3d, vilket kanske är riktigare eftersom det inte alls rör sig om tredimensionella bilder. Ska sanningen fram är det en vanlig platt tvådimensionell hdtv-bild projicerad på en halvgenomskinlig folie framför scenen, riktad så att de verkliga föremålen på scenen och denhalvgenomskinliga bilden ser ut att sammanfalla. De verkliga och virtuella personerna, oavsett om de senare uppträder ”live” på en datalänk någonstans ifrån eller finns i form av en förinspelad videofilm, kan samverka, prata med varandra, skaka hand med mera. Ju närmare interaktionen blir, desto svårare blir det att få det naturtroget.

Principen för Musion Eyeliner är ingen rymdteknik direkt. Scenen, liksom väggarna runt omkring, är företrädesvis svarta, så att det verkliga föremålet ska kunna försvinna om det behövs. Från scenkanten och snett utåt mot publiken sitter Eyeliner-folien uppspänd så att den är absolut plan. En projektor i taket projicerar en bild på en grå liggande filmduk. Bilden reflekteras i folien och kastas mot åskådarna (duken är grå för att minska bakgrundsnivån av ljusstörningar från auditoriet). När man tänder strålkastarna på scenen precis lagom mycket ser de projicerade föremålen ut att blandas med de verkliga. Alltihop drivs av en medieserver med kapacitet att visa hd-film. Filmen har tidskoder inlagda som datorn tar order av och i sin tur styr ut till strålkastarna så att ljuset på de verkliga föremålen kommer synkront med filmsekvensen. Strålkastarna är vanliga standardljus för teaterbruk.

Kräver vana aktörer

Det är lite grann som en inspelning med ”green screen”, där skådespelarna agerar framför en helt grön bakgrund. Filmteamet ersätter sedan den gröna färgen med en bild av ett fartyg i storm, ett flygplan som störtar eller vad som helst. Sådant skådespeleri kräver mycket vana. Visst skulle man kunna skaka hand med sin virtuella kamrat, men det gäller att göra det på exakt rätt höjd över scengolvet så att händerna sammanfogas korrekt för publiken.

Det är viktigt att de verkliga och de virtuella föremålen faller samman perfekt. När Toyota skulle annonsera sin nya Toyota Auris i ett Musion-system i olika brittiska köpcentra började man med att ställa upp bilen på scenen och sedan riktade man in videoprojektorn medan den projicerade en cad-modell av bilen.

Vi kan säga att det är en ny sorts baklänges camera obscura. Bakom en jättelik stråldelare, i ett mörkt rum, finns de verkliga föremål som publiken ska se. Rummet måste vara mörkt, eftersom allt ströljus kan förstöra den inte helt ljusstarka inspeglade bilden.

I taket sitter en ordentligt ljusstark videoprojektor, gärna en Barco R12+, som projicerar sin bild på en grå filmduk liggande framför scenen. Därifrån reflekteras bilden upp på den halvgenomskinliga folien och ut i publiken. Anledningen till att man lutat folien ut mot publiken är för att inte få reflexer från lysande objekt i salongen.

Folien har många fördelar framför exempelvis halvgenomskinligt glas. Den väger inte mycket och kan fås i längder på upp till 100 meter. Faller den till marken blir ingen skadad. Man kan klippa hål i den, till exempel en dörröppning, så att människor kan passera igenom animationen. Till skillnad från glas kan den också rullas ihop.

På scen med Madonna

Musion Eyeliner presenterades i början av 2007 och har använts bland annat under ett scenframträdande med Madonna, för det animerade bandet Gorillaz samt i reklam för General Electrics flygplansmotor Genx vid flygshowen på Farnborough, för servrar från HP och för skor från Nike. Det är alldeles klart att reklambranschen är svulten efter nya uttrycksmedier och tills den verkliga, äkta tredimensionella bilden som man kan gå runt och beskåda från olika håll dyker upp är Musion Eyeliner det närmaste vi kan komma.

Tredimensionella scenframträdanden

Kläder kan säljas med vickande rumpor eller med blå monster som slingrar sig runt modellerna. Här är det Diesel som visar en kollektion.

Hörröduru din ... Vänta nu, jag kan inte ta på dig. Att den virtuella personen ser lite grönare ut beror på att färgtemperaturerna skiljer mellan scenljuset och projektorns ljus.

En scen i Bangalore som visar en verklig person och en från San José i USA. Han till höger är virtuell.

Varför inte en ande, som i denna arabiskt inspirerade scen. Man får hoppas att Musion hittat på ett bra sätt att hålla folien dammfri.

En svävande motorcykel (Hagrids?). Det går naturligtvis mindre bra att försöka återge något föregivet tredimensionellt, ritat i ljus, på vanligt platt papper.

Eyeliner är egentligen inget annat än en plan bild fast den råkar vara genomskinlig. Det kan fungera med en bandbredd på sex till åtta megabit per sekund. Ska man återge sant tredimensionella volymer blir man tvungen att både lagra och återge varenda volympixel, så kallad voxel. Datamängderna det rör sig om växer kvadratiskt. Den dagen vi får acceptabla 3dskärmar på kanske 1 000 x 1 000 x 1 000 pixel, eller 1 gigavoxel, gånger 3 gånger 8 bitar gånger 60 bilder per sekund blir maskineriet tvunget att skyffla 1440 gigabit per sekund, plus overhead. Det klarar inga grafikkort i dag och det finns inget nätverk som kan överföra det. Men det kommer, var så säker.

Av just den anledningen är dagens sant tredimensionella skärmar betydligt sämre upplösta.

Joniserar luft med laser

Japanska National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, AIST, har utvecklat en laserprojektor som bygger upp en tredimensionell bild mitt i luften genom att jonisera luften med mycket snabba pulser från halvledarlasrar. Bilden blir sant tredimensionell och kan betraktas från valfritt håll utan särskilda glasögon.

Projektorn kan projicera bilder av vitt ljus två till tre meter upp i luften genom att hetta upp luftens syre och kväve på bestämda ställen så kraftigt att luften joniseras till ett plasma som glöder just så länge att det bildas en kvardröjande bild på näthinnan. Forskarna påstår att de kommer att kunna projicera bilder på större avstånd och med flera färger så att projektorn ska kunna användas i stället för fyrverkerier eller utomhusreklam.

Japansk laser joniserar luften

AIST:s femtosekundlaser skapar riktiga bilder som hänger i luften.

Ett problem kan vara att ljus inte kan skymma ljus, så alla föremål blir transparenta.

Under 2007 uppgraderas projektorn med ett snabbare och noggrannare scanningsystem och ett helt system med femtosekundlasrar i halvledarteknik som utvecklats av Hamamatsu De nya lasrarna kan skicka ut 100-gigawattpulser med ett pulsmellanrum på 100 femtosekunder. Genom detta har man lyckats få jämnare bilder och kunnat öka upplösningen till 1000 punkter per sekund. Dessutom kan bildens kontrast och ljusstyrka styras genom att man varierar antalet pulser som skjuts av mot varje enskild punkt i rummet.

Nackdelen är att bilden består helt och hållet av ljus och som sådan är den helt genomskinlig. Blir den mycket mera komplex än ett par enkla fjärilar, kanske en cad-ritning av ett hus eller liknande, kommer den att bli mycket svårtolkad eftersom ljus inte kan skymma annat ljus.

AIST-projektorn är inte att betrakta som en rasterenhet utan snarare som ett oscilloskop eller gamla tiders vektorbildskärmar. Därför förbrukar den inte heller lika mycket bandbredd som en rasterenhet.

3d-boll ger nytta

Actualitys 3d-boll Perspecta Spatial 3D började som en rolig grej, en uppvisningssak på mässor, men har blivit ett arbetsverktyg för många yrkeskategorier. Den bygger på att en vit plastskiva roterar stående inuti en glasboll. På plastskivan projicerar man en skiva av bilden och växlar till nya bildskivor allt eftersom skivan vrider sig runt. Skivan roterar så fort att den bara blir till ett sudd. De nya modellerna kallade Perspecta 1.9 har en boll med 25 centimeters diameter. Uppdateringen är tillräckligt snabb för att läkare ska kunna se animerade magnetkamerafilmer av lungor som andas i realtid.

Upplösningen verkar inte så imponerande: 768 x 768 pixel x 198 skivor i färg, men det blir drygt 116 megavoxel som ska uppdateras minst fyra gånger per sekund. Även här lyser grafikkorten med sin frånvaro, så enheten har ett eget inbyggt grafikkort, baserat på Nvidias standard, plus en egenutvecklad ”voxel-router” som ska se till att voxlarna hamnar på rätt ställe.

Medicinare och militärer älskar 3d

25-centimetersbollen Perspecta används av läkare som vill se vad som händer i kroppen.

...och av läkemedelsföretag som vill kunna vrida och vända på molekyler.

Militära tillämpningar är ofta tredimensionella simulationer.

Vrider och vänder på hjärnan

Noggrannheten är tillräcklig för att läkarna ska kunna utföra behandlingsplanering av till exempel radiologi, vrida och vända på en hjärna och se om strålen från en strålkanon träffar en tumör på rätt sätt. Det går att se hur en eller flera strålar samlas för bestrålning av tumörer i hjärna, bröst eller prostata. Förutom visualisering av magnetkamerabilder och röntgentomografiska bilder används den av till exempel Schlumberger för att visualisera oljeförekomster.

För att göra det enkelt har man gjort den Open GL-kompatibel, med stöd för texturmappning. Perspecta är en sann rasterenhet och förbrukar massor av bandbredd. För medicinskt bruk är den numera försedd med dubbla gigabit ethernet-anslutningar.

Philips har börjat marknadsföra en auto-stereoskopisk tv, som bygger på teknik företaget kallar wow och som kan avnjutas utan särskilda glasögon. Det är en helt vanlig lcd-skärm med pålimmade, avlånga linser som ska se till att skicka olika bilder till höger och vänster öga. Philips har utvecklat särskild maskinvara som kan ta 3d-material och göra om det till ett format som kan visas på en wow-skärm.

Philips i Holland har utvecklat en autostereoskopisk bildskärm. Problemet är att det inte finns några tredimensionella tv-kanaler.

Skärmen kräver en 2d-bild i färg och en djup-bild, en ”svartvit” bild som återger djupinformationen. Med ett system Philips kallar Declipse ska man till och med kunna få viss gå-runt-effekt.

Om målet är att få se prinsessan Leia framträda i luften verkar det som om vi inom en överskådlig framtid faktiskt kan uppnå detta. Om du förväntar dig 3d-tv hemmavid får du vänta ett tag till. Hela marknätets bandbredd skulle förbrukas för en enda kanal. ”Help me Obi-Wan Kenobi, you’re my only hope!”

» Så går du vidare

» Musions folieprojektioner: www.musion.co.uk
» MBA productions folieprojektion: mbaproductions.com
» Allt inom filmdukar: www.harkness-screens.com/product_home.htm
» ”Cisco Telepresence Magic” på Youtube: www.youtube.com/watch?v=rcfNC_x0VvE
» Actuality systems som säljer Perspecta för medicinskt bruk: www.actuality-medical.com/indexAS.html