Optical Camouflage: наденьте шлем, чтобы не видеть плащ

Увидеть объекты насквозь можно только в этом шлеме, оснащённом двумя проекторами и оптической системой (фото Tachi Lab).

Тут говорят, человек-невидимка — уже реальность. Якобы японский профессор чего-то там такое изобрёл, что надеваешь плащ и прозрачным становишься. Как это работает, никто толком не объяснил, так что давайте разбираться.

Хотя фотографии и ссылки на японскую «невидимость» ходят по блогам уже давным-давно, сайт Ananova решил эту историю вытащить на поверхность и подать как новость.

Сообщалось вот что: профессор Токийского университета Сузуму Тачи (Susumu Tachi) надеется закамуфлировать объекты так, что они будут практически прозрачными. Пока исследования на ранней стадии.

Фотография, которую растиражировали все СМИ, как поясняла Ananova, была «сделана через видоискатель, который комбинирует изображения, полученные сзади объекта, создавая эффект прозрачности».

Студент профессора Тачи демонстрирует на улице свою прозрачность (фото Tachi Lab).

Вот такое скромное объяснение «невидимости». Да, а вроде как в будущем эта технология будет востребована хирургами, чьи прозрачные руки и инструменты перестанут мешать рассматривать оперируемые органы, а также пилотам, сожалеющим о том, что пол кабины непрозрачный.

Сенсацию подхватила CNN, а за ней и все остальные СМИ, что, впрочем, нетрудно понять: когда все научно-технические новости заполнила катастрофа шаттла Columbia, велик соблазн выдать что-нибудь другое и при этом захватывающее.

При отсутствии ссылки на первоисточник и подробного объяснения принципов достижения прозрачности, российским журналистам пришлось либо вообще обходиться без объяснений, либо самим додумывать механизм возникновения «невидимости»:

Вот он, «плащ невидимости» (фото Tachi Lab).

«Принцип действия устройства аналогичен принципам маскировки хамелеона, — догадалась программа „Вести“. — Оно подстраивается под цвет окружающих объектов. Поверхность покрывала состоит из множества специальных датчиков, которые испускают точно такие же лучи, какие падают на объект».

Неплохо. Есть ещё варианты? А как же: «Миниатюрные видеоискатели снимают всё, что происходит позади человека, и передают изображение на экран». Видеоискатели миниатюризировались и ищут видео? Тоже хорошо. В общем, сошлись на «достижении „прозрачности“ объектов посредством специальных оптических устройств».

И правда, зачем морочить себе и людям головы? Написал «чудо оптики и электроники» или «специальные устройства», и всё готово. Мало ли чего там эти японцы понапридумывают, сам чёрт ногу сломит, датчики-матчики, сенсоры-менсоры…

Head-Mounted Projector: во имя прозрачности придётся надеть это на голову (фото Tachi Lab).

Однако в итоге у публики, скорее всего, сложилось ложное представление. Будто бы этот профессор или его студент могут выйти на улицу, а прохожие будут видеть сквозь них. Это совсем не так, всё гораздо сложнее.

Не удивляйтесь, но этой «новости» лет 5 минимум, а максимум — 35.

В 1968 году на экраны кинотеатров вышел фильм Стэнли Кубрика (Stanley Kubrick) по шедевру Артура Кларка (Arthur C. Clarke) под названием «2001: Космическая Одиссея» («2001: A Space Odyssey»). Эту картину назвали «первым настоящим фантастическим фильмом». Прежде всего — за визуальные эффекты.

Не стеклянная сковородка, а «прозрачное» зеркало (фото Tachi Lab).

Дело в том, что Кубрик воспользовался техникой, изобретённой Уиллом Дженкинсом (Will F. Jenkins) — фронтальной проекцией (Front projection).

Говорят, что до «Одиссеи» киноиндустрия пользовалась технологией оптической печати (Optical printing) или тылового проецирования (Rear projection), то есть актёры играли на фоне экрана, позади которого работал проектор, создавая иллюзию, к примеру, движущегося пейзажа за «окнами» автомобиля.

Фронтальное же проецирование осуществляется со стороны зрителя — проектор работает с той же самой точки, что и камера, объектив которой оснащён двумя полуотражающими зеркалами, установленными под углом. Закройте глаза ладонями — зеркала установлены примерно так.

Проектор передаёт фон на эти два зеркала, которые отражают его за спины актёров на огромный экран из материала, называемого световозвращающим отражателем (retroreflector).

«Operator» справа — это один глаз пользователя. Синий вверху — один из двух проекторов. Он проецирует на «Half Mirror» (зеркало — серая диагональ) изображение того кирпича, что слева по центру и в верхнем правом углу. Похожий на яйцо «Object (camouflaged)» — то, что становится прозрачным.

Экран возвращает проекцию фона на зеркала камеры, таким образом, комбинируя реальное и проецируемое изображения. В итоге получается, что тени героев падают в правильных относительно источника света направлениях. Не слишком-то внятно получилось объяснить, правда?

Мы пытались на примере этого и вот этого, а попробуем ещё раз, но уже на примере «невидимости» японского профессора. Тем более, что в кино с приходом компьютеров от фронтальной проекции отказались.

Итак, оптический камуфляж, он весь здесь — Optical Camouflage.

«Невидимость» является не самостоятельным проектом, и не устройством, а лишь подразделом технологии кристального видения — X’tal Vision (Crystal Vision).

Кроме того, камуфляж не обходится без надеваемого на голову проектора (Head-Mounted Projector — HMP).

Что такое оптический камуфляж?

«Это своего рода активный камуфляж. Идея очень проста. Если вы проецируете изображение заднего плана на объект, вы видите этот объект так же, как если бы он был прозрачным, — объясняют японцы.

— Вы покрываете объект световозвращающим отражателем и проецируете на него заранее отснятое стереоскопическое изображение того, что находится сзади. Оптический камуфляж можно использовать и в реальном времени, проецируя видеоизображение с видоискателя оператора на то место, где оно должно быть в реальности».

Проще говоря, видеть сквозь тот или иной объект невооружённым глазом невозможно.

Технологию X’tal Vision не может загородить даже кирпич (фото Tachi Lab).

Для этого необходимо, во-первых, покрыть объект ретрорефлектором, во-вторых, поместить его на световозвращающем фоне, в-третьих, надеть на голову увесистый шлем, оснащённый двумя проекторами и зеркалами.

Попытка объяснения принципа действия номер два:

Имеются два объекта: один из них нужно сделать прозрачным так, чтобы сквозь него был виден другой, фоновый. Последний снимают на фото или видео и заряжают его изображение в проектор.

Перед лицом пользователя, напротив обоих глаз «домиком» расположены зеркальные щитки. Два проектора «светят» на зеркала предметом-фоном.

Отражаясь от зеркал, проекция фона попадает на закамуфлированный ретролефлектором объект и возвращается обратно тем же путём. В проекции проекции закамуфлированный объект становится прозрачным. Вроде так.

Смотрим на цилиндр, а видим чашку в кубе (фото Tachi Lab).

Хотя на схеме световозвращающий фон изображён позади всй сцены, надо полагать, что он необязателен. Иначе как они устроили демонстрацию на улице?

Как видите, всё не просто. В случае, если нам не удалось объяснить и со второго раза, скажем, что самая подробная информация обо всём этом содержится в одном-единственном документе в PDF, но на английском языке. А на этой странице есть 5 видеороликов.

Думается, ой как не скоро хирургам дадут возможность смотреть сквозь скальпели и свои золотые руки, а лётчикам пока не светит видеть сквозь пол истребителя при посадке.

Мы полагаем так ещё и потому, что оптический камуфляж разрабатывался для виртуальной или "обогащённой реальности" (Augmented Reality), то есть невидимость-прозрачность — не самоцель.

К тому же, у лаборатории Сузуму Тачи более дюжины самых разных проектов. На плаще свет клином не сошёлся.



Кажется, в Америке нашёлся идеальный способ что-то скрывать

5 сентября 2002

От хомяка-невидимки к прозрачному человеку

22 апреля 2002