- Wat staat ons op het gebied van holografische technologie te wachten?
- Welke soorten holografische technologie zijn er?
- Star Wars-achtige hologrammen binnenkort ook op jouw smartphone
- Teleporteer een hologram van jezelf naar de andere kant van de wereld
- Medische ingrepen met behulp van zwevende hologrammen
- Autodashboards worden binnenkort vervangen door holografische displays
- Hologrammen worden heel normaal op de werkplek
- Holografische technologie verandert onze wereld
In videospelletjes en sciencefictionfilms hebben hologrammen in alle vormen en maten altijd al een prominente rol gespeeld. Denk maar aan films als Minority Report en Star Wars, of tv-series als Bones, waarin zwevende beelden, grafieken en kaarten doodnormaal zijn en mensen contact hebben met holografische versies van echte – of fictieve – personen. Hologrammen zijn fotografische opnamen van een lichtveld waar driedimensionale beelden mee weergegeven kunnen worden. In feite wordt een optische illusie van een 3D-object gecreëerd doordat verschillende aspecten van onze visuele waarneming worden aangesproken, waaronder de diepte-perceptie, convergentie, scherpstelling en bewegingsparallax. En hoewel holografische technologie nu nog toekomstmuziek lijkt, zijn we al veel verder met deze technologie dan je zou denken. We kunnen hologrammen zelfs al aanraken en manipuleren.
Wat staat ons op het gebied van holografische technologie te wachten?
Recente ontwikkelingen in holografische technologie wijzen erop dat hologrammen in de toekomst op grote schaal gebruikt gaan worden. Bijvoorbeeld op het gebied van telecommunicatie, vervoer, travel & leisure, productie, en zelfs in de gezondheidszorg. Op het gebied van communicatie krijgen videoconferenties dankzij het gebruik van hologrammen een nieuwe dimensie waardoor je met elkaar kunt communiceren alsof je in dezelfde ruimte bent. Ook op het gebied van travel & leisure kunnen we een toenemend gebruik van holografische technologie verwachten. Denk aan musea waar een historische figuur bezoekers verwelkomt, of live-concerten met artiesten die niet meer in levende lijve onder ons zijn.
In de auto-industrie zullen hologrammen standaard in voertuigen worden ingebouwd om een 3D-weergave van GPS-adressen of de identificatie van voetgangers mogelijk te maken. En in de gezondheidszorg wordt dankzij hologramtechnologie een volledige 3D-visualisatie van lichaamsdelen en inwendige organen mogelijk. Artsen kunnen verwondingen en zieke organen dan beter bekijken, wat tot nauwkeuriger diagnoses leidt. Hologrammen kunnen ook voor de voorbereiding van operaties worden gebruikt. Zo kunnen chirurgen de gehele ingreep visualiseren en precies bepalen welke incisies ze moeten maken om tot een succesvol resultaat te komen. Een ander veelbelovend toepassingsgebied is het onderwijs. Door gewone lessen om te toveren tot interactieve digitale lessen met holografische beelden zal de betrokkenheid van leerlingen sterk toenemen en kunnen ze de lesstof echt visualiseren.
Welke soorten holografische technologie zijn er?
Wetenschappers over de hele wereld hebben allerlei vindingrijke manieren ontwikkeld om – met behulp van digitale processoren, lasers en bewegingsdetectietechnologieën – hologrammen te creëren die de manier waarop we communiceren, leren, ontspannen en medische zorg beoefenen, drastisch veranderen. Hieronder enkele van de opmerkelijkste holografische technologieën.
Pepper’s Ghost ‘hologrammen’
De meeste mensen zullen dit type ‘holografische’ technologie wel kennen, omdat deze veel voor voorstellingen wordt gebruikt. Deze oude illusietechniek is genoemd naar de Engelse wetenschapper John Henry Pepper (1821-1900), die de techniek populair maakte. Bij deze truc wordt gebruikgemaakt van een glasplaat of een transparant scherm in een hoek van 45 graden. Een persoon of voorwerp – voor het publiek niet zichtbaar – wordt door een felle lamp belicht en daardoor in de glasplaat of het scherm weerspiegeld, waardoor een spookachtig effect ontstaat. Naast zijn werk in de wetenschap ontwikkelde Pepper veel nieuwe voorstellingstechnieken, waarbij hij goocheltrucs verbeterde. Het zogenaamde Pepper’s Ghost effect vormt nog altijd de basis voor de hologrammen zoals we die vandaag kennen.
De moderne versie van Pepper’s Ghost wordt in theaters, bioscopen, musea, pretparken en bij concerten toegepast. Hierbij wordt gebruikgemaakt van hoogwaardige motion capture-technologie en volledige 3D CGI om een persoon te ‘kopiëren’ en op een onzichtbare glasplaat of scherm te projecteren. De afgelopen jaren is de techniek op grote schaal gebruikt om megasterren als Michael Jackson, Whitney Houston, Tupac Shakur, Elvis Presley en Frank Sinatra te laten ‘herrijzen’ en ze op podia over de hele wereld te laten optreden. De grootste producent van holografische technologie ter wereld, MDH Hologram, blijft de technologie verbeteren. “Onze hologramtechnologie verlegt grenzen en overtreft verwachtingen, en zorgt voor die extra wow-factor om het publiek te boeien. Met onze baanbrekende 3D holografische projectietechniek, wordt elk evenement onvergetelijk.”
Holografische projectie met laserplasma
Deze 3D-displaytechnologie is door het Japanse bedrijf Aerial Burton Inc. ontwikkeld en maakt gebruik van laserplasma om 3D-beelden in de lucht te laten zweven. De technologie heeft geen scherm, water of mist nodig om beelden te creëren; de lasers ioniseren simpelweg de moleculen in de lucht. Aerial Burton directeur Akira Asano vertelt: “De beelden worden gecreëerd door een 1kHz infrarode pulse laser af te vuren op een 3D-scanner, die de laserpulsen reflecteert en op specifieke punten in de lucht richt. De moleculen op die punten worden geïoniseerd en de energie komt vrij in de vorm van fotonen.”
De technologie staat nog in de kinderschoenen en kan geen gedetailleerde beelden creëren, zoals met de projectiemethode wel mogelijk is. Bovendien moet de projector voortdurend laserstralen produceren om het beeld van kort zichtbare deeltjes te kunnen blijven weergeven. De techniek toont wel aan dat het mogelijk is licht te zien zonder dat het eerst tegen een oppervlak weerkaatst en is een belangrijke stap naar een toekomst waarin holografische beelden in de lucht een reële mogelijkheid worden. De plasma-emissietechnologie zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om belangrijke informatie of instructies te communiceren, bijvoorbeeld in geval van nood, om mensen te informeren over evacuatieroutes of waar noodvoorraden verkrijgbaar zijn.
Holografische tabletop-technologie
De holografische omgeving van Tony Stark in zijn werkplaats in de Ironman-films loopt nog jaren voor op onze huidige technologische mogelijkheden. Maar onlangs heeft een Zuid-Koreaans onderzoeksteam van ETRI Hologram Technologies een belangrijke doorbraak in die richting bereikt met ’s werelds eerste 360-graden gekleurde hologram – een ‘holografische tabletop display’ – dat vanuit elke hoek kan worden bekeken. Het team kreeg dit voor elkaar door gebruik te maken van krachtige, veelkleurige lasers en een met hoge snelheid roterend spiegeldisplay. De technologie won de I-Zone Best Prototype Award op de Display Week 2020, een van de belangrijkste conferenties op het gebied van displaytechnologieën. Dr. Jinwoong Kim, hoofdonderzoeker bij ETRI Hologram Technologies, vertelt: “De 1 μm pixel SLM-paneeltechnologie zal naar verwachting op grote schaal worden gebruikt, omdat deze niet alleen kan worden toegepast voor het creëren van hologrammen, maar ook voor diverse weergaven met ultrahoge resolutie, zoals micro-displays (μLED), augmented reality (AR) en virtual reality (VR), en supersnelle communicatiecomponenten en imaging-apparatuur.”
Fairy Lights-technologie
Een van de meest fascinerende ontwikkelingen in de holografische technologie is Fairy Light. Een team Japanse wetenschappers van de Digital Nature Group – waaronder onderzoekers van de Universiteit van Tokio, het Nagoya Institute of Technology, de Universiteit van Tsukuba en de Universiteit van Utsunomiya – heeft een manier bedacht om interactieve 3D-hologrammen te maken die zijn opgebouwd uit voxels: minuscule puntjes lichtplasma. Om dit te bereiken gebruikte het team laserstralen met een duur van slechts één femtoseconde (dat is een quadriljoenste van een seconde – of een miljoenste van een miljardste van een seconde) die 3D-beelden kunnen creëren met resoluties tot 200.000 dieptepixels per seconde. En omdat de plasma-uitbarstingen zo ongelooflijk snel zijn, brand je je niet als je ze aanraakt. En ja, je kunt ze dus echt aanraken, voelen en er zelfs doorheen lopen.
De Fairy Lights technologie kan zo worden geprogrammeerd dat de vorm verandert wanneer je er fysiek mee in contact komt. De minuscule puntjes lichtplasma creëren ook haptische sensaties, wat betekent dat je de hologrammen die voor je zweven ook echt kunt voelen. Volgens Dr. Yoichi Ochiai, de hoofdonderzoeker van het team, is de sensatie vergelijkbaar met het aanraken van schuurpapier, terwijl anderen het eerder als statische elektriciteit omschrijven. Vanwege de responsieve aard van de Fairy Lights-hologrammen is de technologie heel geschikt voor de entertainmentindustrie en voor gebruik in medische opleidingen. Op een dag kunnen we de hologrammen van vrienden of familieleden die niet echt aanwezig zijn misschien zelfs knuffelen.
Laten we nu wat voorbeelden bespreken van hoe hologramtechnologie al wordt gebruikt of in de nabije toekomst kan worden gebruikt.
Star Wars-achtige hologrammen binnenkort ook op jouw smartphone
Tot voor kort konden 3D-hologrammen op basis van de faseverschuivende holografiemethode alleen gecreëerd worden met een grote, gespecialiseerde camera met een polarisatiefilter. Maar nu heeft een team van onderzoekers van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) en de Yonsei Universiteit een polarisatiebeeldsensor ontwikkeld zonder extra polarisatiefilter. Verdere ontwikkelingen van de technologie kunnen leiden tot miniaturisering van de hele holografische camerasensormodule. Het bijzondere aan deze camera, afgezien van de krachtige prestaties, is het lichtgewicht ontwerp en het kleinere formaat, waardoor het mogelijk wordt de ‘fotodiode’-technologie in gewone digitale camera’s en smartphonecamera’s te verwerken, zodat je hologrammen in real-world omgevingen kunt plaatsen.
Dr. Do Kyung Hwang en Dr. Min-Chul Park, beide onderzoeker bij KIST, vertellen: “De resultaten van ons onderzoek vormen de basis voor de toekomstige ontwikkeling van minuscule holografische camerasensormodules. De nieuwe sensor kan nabij-infrarood licht detecteren, en ook voorheen niet-detecteerbaar zichtbaar licht, waardoor op verschillende gebieden nieuwe mogelijkheden ontstaan, zoals in zelfrijdende voertuigen, biotechnologie, 3D-nachtzicht en nabij-infrarood datawerving voor het analyseren en restaureren van cultuurgoed.”
Teleporteer een hologram van jezelf naar de andere kant van de wereld
Het in LA gevestigde software- en technologiebedrijf Portl werd in 2019 door David Nussbaum opgericht. Voor die tijd hield Nussbaum zich bezig met het maken van hologrammen voor filmpremières, megaconcerten en modeshows. Vorig jaar lanceerde het bedrijf zijn eerste holografische projectiemachine, de Epic, die 1,5 x 2,1 x 0,6 meter meet. Met deze cabine, die ongeveer zo groot is als een ouderwetse telefooncel, kun je naar elke plek ter wereld ‘teleporteren’, of beter gezegd, een levensgrote hologramversie van jezelf projecteren. Hoewel het bedrijf niet heeft bekendgemaakt hoe het apparaat precies werkt, zijn de resultaten indrukwekkend. Tot de klanten behoren onder andere universiteiten, financiële instellingen, winkelcentra en luchthavens. Nussbaum zegt: “Uiteindelijk is het de bedoeling dat ze overal zijn, en als je ergens bij wilt zijn, flits je erheen, in een soort holografische telefooncel.”
“Uiteindelijk is het de bedoeling dat ze overal zijn, en als je ergens bij wilt zijn, flits je erheen, in een soort holografische telefooncel.”
De cabine bevat een AI-camera met een dieptesensor, stereoluidsprekers en microfoons die face-to-face-interactie in real time mogelijk maken. Het venster waarop het hologram wordt geprojecteerd heeft een touchscreen voor veeg-en-tik-interactie. Tot nu toe zijn meer dan 100 Epics in meer dan 20 landen over de hele wereld geïnstalleerd en het bedrijf brengt binnenkort de Portl Mini uit – een kleinere versie voor desktopgebruik. De Mini (of M) heeft het formaat van een minikoelkast en kan zowel vooraf opgenomen als live hologramteleportaties weergeven. Het apparaat beschikt ook over een AI-camera, geïntegreerde luidsprekers, en een high-definition touchscreen-scherm.
Potentiële toepassingen voor deze ‘teleportatie-cabines’ zijn onder meer digitale kunstwerken, immersieve entertainmentervaringen, telegeneeskunde, innovatieve e-commerce-functies en communicatie. Om een persoon in real time te teleporteren, heb je alleen toegang nodig tot de Portl cloud en een smartphone met de Portl Beam app. Nussbaum licht toe: “Op dit moment gebruiken veel bedrijven het al als communicatiemiddel. Een aantal van de grootste winkelketens in de wereld hebben Portls gekocht voor pilot-programma’s. Ze worden ook gebruikt als virtuele assistent, voor bedrijfscommunicatie en nog veel meer. De dingen die je in Star Trek ziet, zullen veel sneller werkelijkheid worden dan we met z’n allen denken.”
Medische ingrepen met behulp van zwevende hologrammen
Het is duidelijk dat holografische technologie het potentieel heeft om sectoren als telecommunicatie, e-commerce, transport en onderwijs volledig te transformeren. Een ander gebied waar het een grote rol zou kunnen spelen is de gezondheidszorg. Niet alleen op het gebied van medische training, maar ook voor operaties en diagnostiek. Het omzetten van tweedimensionale beelden in driedimensionale zwevende projecties zal de manier waarop artsen medische ingrepen plannen en uitvoeren volledig veranderen. Met holografische technologie kunnen artsen veel beter op beelden in-en uitzoomen om zo meer details te zien die op scans niet goed zichtbaar zijn.
RealView Imaging, een in Noord-Israël gevestigde startup, heeft een systeem ontwikkeld, de Holoscope-i, dat driedimensionale hologrammen creëert op basis van gegevens uit de medische beeldvorming. Het systeem maakt interactieve 3D-beelden mogelijk – met een hoge resolutie, in kleur én in de vrije ruimte – op basis van allerlei soorten medische 3D-volumetrische gegevens. Het systeem is speciaal ontworpen voor gebruik in medische omgevingen, zoals diagnostische klinieken, hybride operatiekamers, en op afdelingen voor interventieradiologie. De hologrammen van de Holoscope-i zweven in de vrije ruimte, waardoor artsen tijdens operaties de anatomie van de patiënt gedetailleerd kunnen bekijken. Het Toronto General Hospital is de eerste zorginstelling ter wereld die holografische beeldvorming gebruikt tijdens cardiologische ingrepen. RealView heeft ook met Philips Healthcare en het Schneider Children’s Medical Centre in Tel Aviv samengewerkt aan onderzoek naar de doeltreffendheid van live 3D holografische beeldvorming in medische omgevingen.
Kaufman zegt: “Deze technologie kan potentieel veel levens redden, omdat artsen vaak veel tijd kwijt zijn aan het doorkruisen van de organen van patiënten zonder hun anatomie duidelijk in beeld te hebben. Bij spoedoperaties kunnen artsen in real time precies zien waar zij moeten opereren om het leven van een patiënt te redden. Betere beeldvorming levert uiteindelijk betere medische resultaten op en dat is precies wat wij willen bereiken.”
Autodashboards worden binnenkort vervangen door holografische displays
WayRay, een Zwitsers technologiebedrijf dat holografische optische systemen, complexe mechanica, elektronica en software voor ‘connected cars’ ontwikkelt, introduceerde onlangs zijn holografische Deep Reality Display, dat traditionele autodashboards moet gaan vervangen. Het Deep Reality Display biedt geavanceerde bestuurdersondersteuning en entertainmentfuncties, zodat bestuurders zich op de weg kunnen blijven concentreren zonder te worden afgeleid. De technologie verandert de gehele voorruit in een virtuele omgeving. Het display geeft relevante informatie over de auto, infotainment, navigatiegegevens, real-time verkeersupdates en informatie over de reis en de omgeving. Tegelijkertijd blijft de echte wereld in beeld om de rijervaring zo veilig mogelijk te maken. Ook voor passagiers is er entertainment in de auto, zoals games met verbluffende nieuwe immersiemogelijkheden waarin zij virtuele personages worden die interactie hebben met de digitaal verrijkte echte wereld. Het bedrijf wil een revolutie teweegbrengen in de manier waarop automobilisten en passagiers de wereld ervaren en de rijervaring zodanig transformeren dat voertuigen in de toekomst geen fysiek dashboard meer nodig hebben.
Vitaly Ponomarev, oprichter en CEO van WayRay vertelt: “Deep Reality Display is een heel belangrijke ontwikkeling binnen de geavanceerde technologieën van WayRay en zal begin 2023 op grote schaal op de markt worden gebracht. Het systeem transformeert zowel de ervaring van de bestuurder als die van de passagier volledig en zorgt ervoor dat autorijden een plezieriger, comfortabeler en veiliger avontuur wordt. De lancering van deze technologie is een belangrijke mijlpaal die ons dichter bij onze wereldwijde missie brengt – elk transparant oppervlak transformeren in een venster naar de virtuele wereld.”
Hologrammen worden heel normaal op de werkplek
Ook op de werkplek zullen we steeds meer gebruik gaan maken van holografische technologie en hologrammen worden binnenkort een normaal verschijnsel tijdens conferenties, trainingssessies, workshops, sales-meetings, seminars, productlanceringen en vele andere evenementen. Een bedrijf dat op dit gebied al flinke stappen maakt is WeWork, een Amerikaans commercieel vastgoedbedrijf dat flexibele gedeelde werkruimten aanbiedt aan technologiestartups.
Het bedrijf biedt huurders de mogelijkheid HoloPresence te gebruiken voor evenementen als paneldiscussies en presentaties waarbij presentatoren vanuit een andere locatie toch live ‘aanwezig’ kunnen zijn voor een echt publiek. De sprekers – die zich ergens in de wereld voor een groen scherm bevinden – verschijnen als levensgrote 3D-hologrammen op het podium en kunnen zo met elkaar en het publiek in gesprek gaan. De WeWork-locatie waar zo’n evenement plaatsvindt krijgt een HoloPod op het podium waar de hologrammen naartoe worden gestuurd. De HoloPod lijkt op een groot televisiescherm dat gedeeltelijk transparant is en voorzien van een HD-projector, camera, microfoon en geluidsboxen.
Het bedrijf is een partnerschap aangegaan met het Canadese hologramtechnologiebedrijf ARHT Media Inc. voor de installatie van holografische technologie in meer dan 100 WeWork-gebouwen op 16 locaties over de hele wereld. Holografische technologie kan de ontwikkeling van de hybride werkplek versnellen. Sommige werknemers zijn bijvoorbeeld op kantoor, terwijl anderen die thuiswerken een virtuele versie van zichzelf naar de werkplek sturen. Vergeleken met videoconferentie-tools als Zoom, waarbij je de lichaamstaal van anderen niet echt kunt zien en de deelnemers vaak per ongeluk tegelijkertijd praten, maken hologrammen een veel natuurlijkere vorm van interactie mogelijk met en tussen thuiswerkers.
“We hebben te maken met Zoom-moeheid, veel mensen zijn het zat om de hele dag in beeld te moeten zijn. Hologrammen en avatars maken een nieuwe manier van communiceren mogelijk waarbij je betere en frequentere interacties hebt.”
“We hebben te maken met Zoom-moeheid, veel mensen zijn het zat om de hele dag in beeld te moeten zijn. Hologrammen en avatars maken een nieuwe manier van communiceren mogelijk waarbij je betere en frequentere interacties hebt,” aldus Brianne Kimmel, oprichter en managementpartner van venture capital-firma WorkLife Ventures, een bedrijf dat gespecialiseerd is in technologieën voor de toekomst van werk.
Holografische technologie verandert onze wereld
Holografische technologie zal in de nabije toekomst in veel sectoren voor een echte doorbraak zorgen en ons leven ingrijpend veranderen. We hebben in dit artikel slechts een paar voorbeelden besproken, maar de potentiële toepassingen van holografische technologie zijn vrijwel onbeperkt. Denk aan toepassingen in de telegeneeskunde, bij medische beeldvorming, tijdens videoconferenties, in de vastgoedsector, bij ruimteonderzoek, hulp bij noodsituaties, architectuur en interieurdesign, de productiesector, de auto-industrie, digitale media, entertainment, onderwijs, en nog veel meer.
We zijn op weg naar een wereld waarin holografische technologie het mogelijk maakt mensen die zich op hele andere locaties bevinden zichtbaar te maken alsof ze bij je in dezelfde ruimte aanwezig zijn. Denk aan chirurgen die op afstand operaties uitvoeren, technici die op afstand problemen oplossen en reparaties verrichten en hologramweergaven die het onderwijs in klaslokalen over de hele wereld kunnen verbeteren. Een andere interessante toekomstige mogelijkheid is het ‘haptische internet’, waarbij hologrammen geïntegreerd worden in (emotie-)voelende wearables en verbluffende virtuele ervaringen mogelijk maken die steeds moeilijker van de werkelijkheid te onderscheiden zijn.
