AquaLux 3D: каждый пиксель 3D картинки - отдельная капля воды

Визуализационная технология AquaLux 3D, разработанная в Институте робототехники при университете Карнеги—Меллон в Питтсбурге (штат Пенсильвания), использует в качестве проекционного экрана плоскость, образуемую потоком капель воды, которые испускает линия особых сопел. Но её суть выходит за рамки простого проецирования изображения на водопад.

Каждый ряд падающих капель с помощью камеры, фиксирующей их положение, синхронизируется с матрицей проектора, так что его логика способна задавать "индивидуальные" цвет и яркость любой из капель. Разработчики пошли дальше и обеспечили с помощью одного проектора создание многослойного изображения одновременно на трёх находящихся друг за другом водопадах, используя расстояния между падающими каплями для пропускания света на отдалённые слои.

Технология позволяет выводить любое изображение с проектора. Недостатком является достаточно низкое разрешение, но между тем разработка может найти применение в презентационных мероприятиях. Как пояснил адъюнкт-профессор института робототехники Шриниваса Нарасимхан (Srinivasa Narasimhan), работающий над проектом совместно с профессором компьютерных наук и робототехники Такэо Канадэ (Takeo Kanade) и Питером Барнумом (Peter Barnum), проецируемое изображение можно отчётливо видеть даже в освещённом помещении благодаря тому, что вода практически не поглощает свет.

27 июля, в рамках 37 международной конференции и выставки компьютерной графики и интерактивных технологий SIGGRAPH в Лос-Анджелесе разработчики намерены впервые показать AquaLux 3D в деле.

Профессор Нарасимхан рассказал, что проекционная технология AquaLux 3D стала преемницей работы над системой светодиодных автомобильных фар, обеспечивающих хорошее освещение дороги ночью во время дождя. Главным препятствием, осложняющим вождение, является отражение света фар от капель дождя. Поэтому группа исследователей пыталась найти способы управления светом, разделив его с помощью LED на отдельные лучи и стараясь добиться как можно меньшего числа нежелательных отражений, позволяя свету проникать, главным образом, между капель воды. В результате разработчики научились и обратному, но при условии точного управления потоком капель.

Созданная система обеспечивает выброс до 60 рядов капель в секунду при том, что для восприятия человеческим глазом цельной картинки достаточно потока из 10 капель в секунду. Так как часть света всё же проникает через водные плоскости, увеличение частоты работы водных сопел позволяет уменьшить проникновение света и усилить яркость изображения. Хотя на видеозаписи показано трёхслойное изображение, разработчики сообщают, что нет ограничения в количестве слоёв, но при увеличении их числа деградирует разрешение. Более того, можно использовать несколько проекторов, а текстуру водных экранов можно составлять не только из горизонтальных линий, но и других форм.

Интересной частью видеодемонстрации стал показ игры тетрис, где падающие фигуры можно перемещать не только в плоскости, но и между экранами. Ещё одной интересной особенностью технологии AquaLux 3D является возможность физического взаимодействия. Люди могут касаться капель воды и влиять на поведение изображения, что даёт большую свободу творчества в презентационных целях.

Ради справедливости стоит отметить, что демонстрационные технологии, использующие струи воды в качестве экрана существовали и раньше. Подобный пример можно видеть на приведённой ниже записи.