Holografie pro každého: Kam až nás může nová technologie zavést?

Letos na jaře zažila Mezinárodní vesmírná stanice neobvyklou návštěvu. Se svými kolegy a ředitelem společnosti Aexa Aerospace Fernandem de la Peñou Llacou se na její palubu vypravil letový chirurg Josef Schmid. Skupina se po orbitální základně porozhlédla a potřásla si rukou s astronauty. Ve skutečnosti však nikdo z dotyčných v kosmu nebyl a zdvořilostní akt zprostředkovaly jejich hologramy vysílané z bezpečí Země: Došlo k tzv. holoportaci, tedy k přemístění člověka ve formě hologramu. Dřívější výsada vědecko-fantastických knih a filmů totiž v současné době získává reálné obrysy a díky spolupráci NASA s firmou Microsoft zvolna posouvá hranice možného. 

Zatímco Josef Schmid seděl v bezpečí studia na Zemi, jeho hologram cestoval do kosmu. (foto: ESA (European Space Agency) astronaut Thomas Pesquet, CC0)

Zmínění návštěvníci se na ISS dostali ze studia, kde jejich prostorový obraz snímala sada kamer, zatímco výkonné počítače pořízené záběry komprimovaly tak, aby se daly v reálném čase přenášet do kosmu. Astronauti na palubě pro změnu použili zařízení Microsoft HoloLens – poněkud rozměrnější brýle, jež pomáhají interaktivně rozšiřovat okolní realitu. Holografické záběry návštěvy pak přístroj promítl do interiéru stanice a posádka mohla s lidmi na Zemi interagovat skoro stejně, jako by se skutečně nacházeli ve vesmíru. Potřesení rukou bylo samozřejmě symbolické, neboť hmat zatím HoloLens simulovat neumějí. Přesto se jedná o gigantický krok k zářnější budoucnosti, jež skrývá ohromný potenciál. 

K holoportaci připravit!

„Jedná se o zcela nový způsob kosmického průzkumu, při němž lidská bytost dokáže cestovat mimo planetu, aniž by ji opustila,“ vysvětluje Schmid. „Technologii využijeme třeba pro soukromé lékařské konzultace nebo abychom astronautům ‚přivedli‘ na palubu rodinu či slavné osobnosti,“ dodává v prohlášení NASA. Holoportace však skýtá mnohem rozmanitější a významnější možnosti: Pokud dokážeme v budoucnu zajistit, aby se virtuální návštěvník ze Země dokázal po vzdáleném prostoru ISS pohybovat a rozhlížet, bude moct přispěchat třeba k řešení krizových situací. 

Konstruktér zařízení, jež se na stanici porouchá, se tam pak jednoduše holoportuje a bude posádku směrovat při opravě. Sám sice ruku k dílu nepřiloží, ale fakt, že si závadu prohlédne zblízka, mu dovolí mnohem lépe zvážit možnosti a poradit. Podobná aplikace se přitom nemusí omezovat na situace ve vesmíru: K extrémním zákrokům by se přes celý svět mohli „přesouvat“ zkušení chirurgové, za mechanickými problémy by mohli cestovat technici, ale obecně by se zlepšila i komunikace s blízkými, jež by k nám místo plochého monitoru počítače či displeje telefonu promlouvali ve třech rozměrech. 

Se stovkou kamer 

Stejným způsobem by se pak dalo dorozumívat s posádkami na lunárních, či dokonce marsovských základnách. Zde už by se však vedle obvyklých technických překážek muselo počítat se zpožděním, k němuž při předávání informací dochází: V případě našeho souputníka se jedná o pouhé sekundy, ale mezi Marsem a Zemí putují zprávy v závislosti na postavení planet 5–20 minut. Než ovšem k nasazení popsané technologie dojde, vyžádá si ještě spoustu usilovné práce: Zatím je totiž velmi drahá a náročná na výpočetní výkon. 

Holografie představuje vyspělý záznam tzv. vlnoploch, tedy množin bodů, jež při vlnění kmitají se stejnou fází (velmi zjednodušeně řečeno se pohybují shodně). Technologie proslula hlavně schopností zachytit prostorový obraz, znázornění předmětu ve vysokých detailech ovšem vyžaduje specificky vybavené studio – přesně takové, jaké Microsoft postavil v San Franciscu: Jádro komplexu tvoří kruh o průměru pěti metrů, obklopený lešením. Na něm vedle četných světel spočívá i 106 kamer, které dění ve vytyčené oblasti snímají ze všech úhlů. Polovina z nich zaznamenává klasický obraz, zbytek pracuje v infračervené oblasti spektra. Vědci tak získávají záznam nejen samotných objektů, ale také textury jejich povrchu a barvy. Vše se přitom natáčí v 30 a 60 snímcích za sekundu.

Holografie pro každého

Pořízený materiál má obrovský datový objem okolo 10 GB/s, proto hologram prochází řadou procesů, které data optimalizují a zmenšují. Výsledný tok záznamu ve standardní kvalitě dosahuje zhruba 10 Mb/s, tedy asi osmitisíciny původní hodnoty. Takovou holografickou projekci si můžete nejen pustit, ale rovněž ji do značné míry upravit. Nevznikl totiž záznam, jaký byste pořídili klasickou kamerou, nýbrž prostorová simulace. Lze tedy například změnit barvu oblečení zobrazených lidí nebo si pohrát s nasvětlením scény. A při prohlížení nahrávky můžete okolo centra dění – třeba tančící dívky – volně „poletovat“, jako byste s ní byli před kamerami také. 

„Naším cílem je zpřístupnit zmíněnou technologii všem. Zajistit, aby byla stejně běžná jako focení nebo nahrávání videí,“ vysvětluje Steve Sullivan, který studio Microsoftu vede. V současnosti se však holografický záznam nachází ve fázi vývoje, a proto k němu mají přístup pouze pečlivě vybraní jedinci. 

Výkon na úkor kvality 

V případě návštěvy na ISS se ovšem nejednalo o pouhý záznam, nýbrž o přenos v reálném čase. Ke „smrsknutí“ datového objemu záběrů tak docházelo jen sekundy předtím, než se vysílaly na oběžnou dráhu. Jinak by totiž komunikace nebyla interaktivní a šlo by spíš o pomyslný prostorový vzkaz než o futuristickou verzi nehmotné návštěvy. Zároveň se musela zajistit zpětná vazba z brýlí HoloLens, a také proto hologramy působily značně kostrbatě: Kvalita zatím jednoduše ustupuje kvantitě a výpočetnímu výkonu, ale v blízkém budoucnu popsaná technická omezení zmizí. 

Chtělo by se možná namítnout, že technologie hologramů je s námi v praktické a funkční podobě již od roku 2012, kdy na jevišti po boku rappera Snoopa Dogga vystoupil jeho zesnulý kolega Tupac Shakur. Koncertních hologramů navíc od té doby vznikla celá řada: Na trůn krále popu znovu usedl Michael Jackson, dav opět uchvátil bouřlivák Dio a rozezpívala ho Whitney Houston. V Japonsku dokonce vyprodává haly hologram kompletně fiktivní hvězdy Hacune Miku. Rozdíl mezi návštěvou na ISS a zmíněnými koncerty spočívá v tom, že na jevišti nevystupuje skutečný hologram, nýbrž jen dvojrozměrná projekce. 

Živí mrtví 

Při popsaných estrádách se využívá technika známá jako Pepperův duch: Už roku 1862 ji prezentoval John Henry Pepper coby způsob, jak na jeviště přenést nadpřirozeno (viz Skrytý duch). V současnosti se sice daný princip opírá o moderní technologii, ale jinak zůstal zachován. Při „oživování“ jakékoliv postavy je vždy zapotřebí ji buď izolovat z historických záběrů, nebo s ní vytvořit zcela novou projekci. V takovém případě se najme herec, naučí se hýbat stejně jako daná celebrita a vystoupení následně před kamerami zahraje – načež se v postprodukci zamění jeho tvář. Pódium se pak opatří na první pohled neviditelnou odrazovou plochou a natočená postava se na ni promítá. Obraz potom vyvolává dojem prostorovosti a zesnulá hvězda před publikem ožije. 

TIP: Hvězdy vstávají z mrtvých: Čekají nás koncerty hologramů Freddieho Mercuryho a Franka Zappy?

Nejedná se však o trojrozměrnou projekci: Kdybyste na jeviště vyskočili, zjistili byste, že je prázdné. Skutečný hologram byste si naopak mohli prohlédnout ze všech stran. Aby ovšem bylo něco takového možné, musely by koncertní haly nainstalovat pokročilou zobrazovací techniku, jež by dokázala trojrozměrný hologram rekonstruovat – nebo by diváci, podobně jako astronauti na ISS, museli mít na očích chytré brýle. A taková investice do rozvíjející se technologie zůstává zatím v nedohlednu.