Тази плаваща картина не е магия; Ето как работи.
Може да го видите в търговски център: 3D бутилка от напитка, носеща се във въздуха, или анимационен герой, танцуващ без екран. Вероятно е холограма на LED вентилатор. Тези устройства изглеждат като научна-фантастика, но тайната им се крие в две прости неща: как работят очите ни и малките светлини, които се въртят много бързо. Нека да го разбием-не се изисква техническа степен.
Първо: Не е „истинска холография“ (но все пак е страхотно)
Нека първо да изясним един често срещан мит. Холограмите с LED вентилатори не използват лазери или светлинни вълни за създаване на „истински“ 3D изображения (като холограмите във филмите). Вместо това те подмамват очите ви да си помислят, че има плаващ обект. Мислете за това като за високо-технологична версия на онези стари „въртящи се тръби с комикси“-знаете, онези, които показват движеща се карикатура, когато ги завъртите? Същата идея, само със светодиоди и по-бързи завъртания.
3-те основни съставки (Спойлер: Вашите очи са една от тях)
Всяка холограма на LED вентилатор разчита на три свързани компонента, работещи в идеален синхрон. Да започнем с това, което не можете да видите: вашата собствена визия.
1. Устойчивост на зрението: Очите ви са „бавни“ (в добрия смисъл)
Ето един забавен факт: когато светлината удари ретината ви, мозъкът ви задържа това изображение за около 1/16 от секундата-дори след като светлината изчезне. Това се нарича постоянство на зрението и затова филмите изглеждат като движещи се картини (те са само 24 неподвижни кадъра в секунда), вместо като слайдшоу.
LED вентилаторните холограми използват този трик трудно. Вашият мозък обединява различните светкавици в едно непрекъснато изображение, ако светлината мига и пътува достатъчно бързо. Това е като да рисуваш с бенгалски огън през нощта; виждаш само линия, а не искрите.
2. Светодиодни "пикселни четки" върху ножчета, които се въртят
Има десетки или дори стотици малки LED светлини, вградени в перките на вентилатора. Може да се каже, че са „дигитални четки за рисуване“. Евтините-джаджи може да имат само 256 светодиода, докато високите-класа могат да имат повече от 1500. Тези светодиоди могат да правят повече от просто включване и изключване. Можете да ги настроите да светят в червено, зелено или синьо при различни нива на яркост и те могат да се смесват, за да образуват произволен цвят.
Светодиодите са в една линия по протежение на лопатките; обаче, когато вентилаторът се завърти, тази линия се превръща в светещ хулахуп. Този кръг е "платното" за вашето плаващо изображение.
3. „Мозъкът“, който синхронизира въртенията и светкавиците
Нищо от това не работи без малък контролер (като мини компютър) във вентилатора. Неговата задача е да играе на пътен полицай:
- Той следи скоростта на вентилатора (обикновено 900–1200 оборота в минута за търговските модели) със сензори.
- Той казва на всеки светодиод кога точно да мига, докато острието се върти. Например, когато острието е на позиция 12 часа, горните светодиоди светват, за да направят "горната част" на вашата бутилка сода. Когато е на 3 часа, страничните светодиоди мигат, за да направят "страната" на бутилката.
Времето трябва да е перфектно-говорим за микросекунди точност. Ако светодиодите мигат дори с малко закъснение, изображението става замъглено или се разпада.
Стъпка-по-стъпка: Как изображението „изскача“ във въздуха
Нека проследим процеса за тази плаваща бутилка сода, която видяхте в мола:
- Вентилаторът се завърта:Моторът започва да върти лопатките, създавайки невидим кръг от пространство, където ще се появи изображението. Повечето вентилатори се въртят достатъчно бързо, за да не можете дори да видите перките-те се размазват в нищото.
- Контролерът започва да работи:Той зарежда съдържанието на "бутилката сода", което е специален файл, разделен на стотици малки "кадри" (като филм). Всяка рамка казва на светодиодите кои цветове да светят на кои позиции.
- Светодиодите мигат последователно:За всяко завъртане на острието, светодиодите мигат веднъж, за да направят един кадър. Вентилаторът се върти 15 до 20 пъти в секунда, което е достатъчно бързо, за да могат очите ви да съберат 15 до 20 кадъра заедно в движеща се картина.
- Вашият мозък запълва празнините:Светодиодите мигат на едни и същи места всеки път, когато се завъртят, което кара мозъка ви да приеме, че картината е неподвижна (или се движи плавно) във въздуха. Няма екран или стъкло-само светлината заблуждава зрението ви.
Защо някои изглеждат по-добре от други: 3 ключови фактора
Виждали ли сте някога размита холограма до остра? Всичко се свежда до тези подробности:
1. LED Плътност: Повече „четки“=По-ясни снимки
Вентилатор с 1500 светодиода ще покаже повече информация, като надпис върху етикета на продукта, отколкото такъв с 256 светодиода. Може да си представите това като оцветяване с по-тънък маркер вместо с дебел пастел.
2. Скорост на въртене: Колкото по-бързо се движи, толкова по-плавно се движи
Може да почувствате трептене, както на стар телевизор, ако вентилаторът не се върти достатъчно бързо (по-малко от 900 RPM). По-бързите завъртания (1200 RPM или повече) правят движението да изглежда гладко, но те се нуждаят от превъзходно балансиране, за да не създават шум.
3. Формат на съдържанието: Не всички видеоклипове работят
Не можете просто да включите видеоклип в YouTube. Феновете на холограмите се нуждаят от специално форматирано съдържание, което е разделено на рамки, съответстващи на въртенето на вентилатора. Софтуерът преобразува обикновени изображения/видеоклипове в този формат, като картографира пикселите към позициите на светодиодите.
Забавен експеримент: Направете си у дома холограмно ветрило на бедния човек
Искате ли сами да тествате науката? Всичко, от което се нуждаете е:
- Малък вентилатор-захранван с батерии
- Низ от 5–10 LED светлини (залепете ги с тиксо към лопатките на вентилатора)
- Телефон с приложение за стробоскоп
- Поставете светодиодите върху една перка на вентилатора и ги залепете с тиксо.
- Изключете светлините, включете светодиодите и завъртете вентилатора.
- За да видите светодиодите като неподвижна линия, забавете стробоскопа. Ето как работи постоянството на зрението!
Няма да направи 3D бутилка, но доказва, че основният трик работи.
Бърз ЧЗВ за любопитни умове
В: Мога ли да докосна "плаващото" изображение?
О: Не-там няма нищо! Просто светлината тече в очите. Ще усетите лопатките на вентилатора (така че дръжте ръцете си настрана!).
Въпрос: Защо изглежда замъглено отстрани?
О: Светодиодите светят само по посока на кръга "платно". Стъпете твърде наляво/надясно и сте извън пътя на светлината.
Въпрос: Този процес същият ли е като VR?
О: Не-VR използва екрани, за да подмами и двете очи в 3D. LED вентилаторите използват едно "светлинно платно" и постоянството на окото ви.
Изводът за вкъщи: Всичко опира до времето и светлината
Холограмите на LED вентилаторите не са магия; те работят поради физиката (как работи светлината) и биологията (как виждат очите ни). Следващият път, когато видите такъв в магазин, ще разберете, че картината е просто стотици малки светлини, мигащи в перфектно време и мозъкът ви върши останалото.
Виждали ли сте някога холограма на LED вентилатор в реалния живот? Какво те накара да мислиш в началото? Пуснете коментар по-долу!