Michio Kaku: Vật lí học của tương lai - Thế giới năm 2100 (Phần 21)

Ảnh toàn kí và 3D

Một tiến bộ công nghệ nữa mà chúng ta có thể thấy vào giữa thế kỉ là ti vi 3D và phim 3D đích thực. Nhớ hồi thập niên 1950, phim 3D đòi hỏi bạn đeo kính chuyên dụng có thấu kính màu xanh và màu đỏ. Kính này khai thác thực tế là mắt trái và mắt phải nhìn hơi lệch nhau một chút; màn hình chiếu phim hiển thị hai hình ảnh, một ảnh màu xanh và một ảnh màu đỏ. Vì những kính đeo này hoạt động giống như bộ lọc cho hai ảnh riêng biệt đối với mắt trái và mắt phải, nên nó mang lại ảo giác nhìn thấy ba chiều khi não hợp nhất hai hình ảnh đó. Do đó, sự cảm nhận chiều sâu là một thủ thuật. (Hai mắt của bạn càng xa nhau, thì sự cảm nhận chiều sâu càng lớn. Đó là nguyên do một số động vật có mắt nằm ngoài đầu của chúng: để giúp chúng có sự cảm nhận chiều sâu tối đa.)

Một tiến bộ là có kính 3D làm bằng thủy tinh phân cực, nên mắt trái và mắt phải được trình chiếu hai hình ảnh phân cực khác nhau. Theo kiểu này, người ta có thể nhìn thấy hình ảnh 3D đầy đủ màu sắc, chứ không chỉ có xanh và đỏ. Vì ánh sáng là sóng, nên nó có thể dao động lên xuống, hoặc trái phải. Kính phân cực là một miếng thủy tinh chỉ cho phép một chiều ánh sáng đi qua. Do đó, nếu bạn có hai kính phân cực trong kính đeo mắt của bạn, với những chiều phân cực khác nhau, thì bạn có thể tạo ra một hiệu ứng 3D. Một phiên bản 3D phức tạp hơn có lẽ là có hai hình ảnh khác nhau chiếu vào kính áp tròng của chúng ta.

Ti vi 3D đòi hỏi đeo kính mắt chuyên dụng đã có mặt trên thị trường. Nhưng sớm thôi ti vi 3D sẽ không còn đòi hỏi chúng nữa, thay vậy là sử dụng thấu kính hình hạt đậu. Màn hình ti vi được chế tạo đặc biệt sao cho nó chiếu hai hình ảnh tách biệt ở những góc khác nhau một chút, mỗi ảnh cho một mắt. Vì mắt của bạn nhìn thấy những hình ảnh tách biệt, nên mang lại ảo giác 3D. Tuy nhiên, đầu của bạn phải đặt đúng hướng; có những “đốm ngọt” nơi mắt bạn phải nằm ở đó khi bạn nhìn vào màn hình. (Ở đây khai thác lợi thế của một ảo giác quang học đã biết. Trong cửa hàng lạ lùng, chúng ta nhìn thấy những hình ảnh biến đổi thần kì khi chúng ta đi qua chúng. Điều này được thực hiện bằng cách lấy hai ảnh, xẻ mỗi ảnh ra thành nhiều sọc mỏng, sau đó rải đều các sọc, tạo thành một ảnh ghép. Rồi một tấm thủy tinh hình hạt đậu với nhiều rãnh thẳng đứng được đặt lên trên ảnh ghép đó, mỗi rãnh nằm đúng ngay phía trên hai sọc. Rãnh được định hình đặc biệt sao cho, khi bạn nhìn lên nó từ một góc nhất định, bạn có thể nhìn thấy một sọc, nhưng sọc kia xuất hiện từ một góc nhìn khác. Do đó, lúc đi qua tấm thủy tinh, chúng ta nhìn thấy mỗi ảnh bất ngờ biến đổi từ dạng này sang dạng kia, và biến đổi ngược lại. Các ti vi 3D sẽ thay thế những hình ảnh tĩnh này bằng những ảnh động thu được hiệu ứng giống như vậy mà không cần đeo kính.)

Nhưng phiên bản 3D tiên tiến nhất sẽ là ảnh toàn kí (hologram). Không cần sử dụng kính đeo, bạn sẽ nhìn thấy mặt sóng chính xác của một ảnh 3D, như thể nó nằm ngay trước mắt bạn. Ảnh toàn kí đã có hàng thập kỉ qua (chúng xuất hiện ở cửa hàng kì lạ, trên thẻ tín dụng, và tại các triển lãm), và chúng thường xuyên có mặt trong phim khoa học viễn tưởng. Trong Star Wars, người phi công được đưa vào chuyển động bởi một tin nhắn khẩn cấp dạng toàn kí 3D gửi từ công chúa Leia đến các thành viên Liên minh Rebel.

Vấn đề là ảnh toàn kí rất khó tạo ra.

Ảnh toàn kí được thực hiện bằng cách lấy một chùm tia laser và tách nó ra làm hai. Một chùm tia chiếu lên trên vật mà bạn muốn chụp ảnh, sau đó phản xạ và chiếu lên trên một màn hình đặc biệt. Chùm laser thứ hai chiếu trực tiếp lên trên màn hình. Sự chồng chất của hai chùm tia tạo ra một hệ vân giao thoa phức tạp chứa hình ảnh 3D “đóng băng” của vật ban đầu, sau đó được chụp lên một tấm phim đặc biệt trên màn hình. Sau đó, bằng cách chiếu một chùm laser nữa qua màn hình, hình ảnh của vật ban đầu hiện ra sống động ở dạng 3D trọn vẹn.

Có hai trở ngại với ti vi ảnh toàn kí. Thứ nhất, hình ảnh phải được chiếu lên trên màn hình. Ngồi ở phía trước màn hình, bạn nhìn thấy hình ảnh 3D chính xác của vật ban đầu. Nhưng bạn không thể đi tới và chạm vào vật. Hình ảnh 3D mà bạn nhìn thấy ở trước mặt là một ảo giác.

Điều này có nghĩa là nếu bạn đang xem một trận bóng đá 3D trên ti vi ảnh toàn kí của bạn, thì cho dù bạn di chuyển như thế nào, hình ảnh phía trước bạn thay đổi như thể nó là thật. Có vẻ như bạn đang ngồi tại vạch 50 yard, xem trận bóng ở cự li cách các cầu thủ chỉ vài inch. Tuy nhiên, nếu bạn vươn tới chụp lấy bóng, bạn sẽ va trúng màn hình ti vi.

Trở ngại kĩ thuật thật sự đã ngăn cản sự phát triển của ti vi ảnh toàn kí là sự lưu trữ thông tin. Một hình ảnh 3D đích thực chứa một lượng thông tin khổng lồ, gấp nhiều lần thông tin dự trữ bên trong một ảnh 2D. Máy vi tính thường xuyên xử lí những hình ảnh 2D, vì hình ảnh được chia thành những chấm nhỏ xíu, gọi là ảnh điểm (pixel), và mỗi ảnh điểm được rọi sáng bằng một transitor nhỏ xíu. Nhưng để làm cho một hình ảnh 3D chuyển động, bạn cần chiếu ba mươi ảnh mỗi giây. Một phép tính nhanh cho biết thông tin cần thiết để tạo ra hình ảnh toàn kí 3D chuyển động vượt nhiều lần khả năng của Internet ngày nay.

Vào giữa thế kỉ, vấn đề này có thể được giải quyết vì băng thông của Internet phát triển theo hàm số mũ.

Vậy ti vi 3D đích thực có thể trông như thế nào?

Một khả năng là một màn hình được định hình giống như một hình trụ hay một mái vòm để bạn ngồi ở bên trong. Khi hình ảnh toàn kí được chiếu lên trên màn hình, chúng ta nhìn thấy những hình ảnh 3D xung quanh mình, như thể chúng thật sự ở đấy.