Kun kuulemme sanan “hologrammi”, monen mieleen tulee Tähtien sodan R2-D2:n viesti tai elokuvien leijuva hahmo. Todellisuus on toki erilainen – mutta ei yhtään vähemmän kiehtova.

Ala missa naita

4 liittyvaa artikkelia

Hologrammin määritelmä: Kolmiulotteinen valokentän tallenne ·
Ensimmäinen hologrammi: 1962: Juri Denisyuk ja Emmett Leith ·
Holografian keksijä: Dennis Gabor (1947, Nobel 1971) ·
Tyypillinen käyttökohde: Turva-aihiot, taide, tieteellinen kuvantaminen

Pikakatsaus

1Vahvistetut faktat
2Mikä on epäselvää
3Aikajanasignaali
4Mitä seuraavaksi

Viisi keskeistä faktaa, jotka tiivistävät hologrammin historian ja nykytilan:

Ominaisuus Arvo
Keksintövuosi 1947 (Dennis Gabor)
Nobel-palkinto 1971, Dennis Gabor
Ensimmäinen käytännön hologrammi 1962 (Leith ja Upatnieks)
Yleisin arkikäyttö Turva-aihiot (esim. luottokortit)

Mitä on hologrammi yksinkertaisesti selitettynä?

Hologrammin ydinajatus

Hologrammi on kolmiulotteinen valokenttätallenne. Se ei ole tavallinen kuva, vaan tallennettu interferenssikuvio, joka pystyy toistamaan kolmiulotteisen valokentän diffraktion avulla (Wikipedia: Holography). Yksinkertaistaen: hologrammi tallentaa paitsi valon voimakkuuden myös sen vaiheen, mikä mahdollistaa syvyysvaikutelman.

Hologrammi vs. valokuva

Ero perinteiseen valokuvaan on ratkaiseva. Valokuva tallentaa ainoastaan valon intensiteetin, eli kirkkauden. Hologrammi sitä vastoin tallentaa valon sekä amplitudin että vaiheen. Siksi hologrammi näyttää erilaiselta eri katselukulmista – aivan kuten oikea esine (Telefónica: Technology Blog). “Hologrammi eroaa valokuvasta: se tallentaa valon vaiheen ja amplitudin”, kuten Wikipedia: Holography asian ilmaisee.

Hologrammin yleinen määritelmä

Arkikielessä “hologrammi” on valitettavasti laajentunut tarkoittamaan mitä tahansa kolmiulotteista projisointia. Tieteellisesti aito hologrammi on optisesti tallennettu interferenssikuvio, joka toistaa 3D-valokentän diffraktiolla (Wikipedia: Holography). Moni kaupallinen “hologrammi” on todellisuudessa projisointiteknologiaa – niin kutsuttu Pepper’s ghost -efekti tai vastaava (Jamk: Hologrammiesittelyt).

Miksi tällä on väliä

Suomalaiskuluttajalle tämä tarkoittaa: jos ostat “hologrammituotteen” netistä, saat todennäköisesti projisointilaitteen, et aitoa holografiaa. Ero on sama kuin valokuvan ja veistoksen välillä.

Yhteenveto: Hologrammi on valokentän tallenne. Todellinen hologrammi vaatii laserin ja valoherkän levyn – se ei ole pelkkä projektio.

Miten hologrammi luodaan?

Lasersäteen jakaminen: kohde- ja referenssisäde

Hologrammin tekeminen alkaa laserista. Säde jaetaan kahteen osaan: kohdesäde (joka valaisee kuvattavaa esinettä) ja referenssisäde (joka osuu suoraan tallennuslevylle). Nämä kaksi säteittä kohtaavat toisensa ja luovat interferenssikuvion (Brown University: Physics Department).

Interferenssikuvion tallennus valoherkälle levylle

Interferenssikuvio tallennetaan valoherkälle emulsiopinnalle – saman tyyppiselle levylle, jota käytetään valokuvauksessa. Kun levy kehitetään, siinä on hienosyinen kuvio, joka näyttää paljaalla silmällä sumealta. Tässä kuviossa on kuitenkin tallennettuna kaikki tarvittava tieto kolmiulotteisen kuvan luomiseksi (Ansys Optics: Modeling Holograms).

Kuvan rekonstruointi diffraktiolla

Kun valmista hologrammia valaistaan uudelleen laserilla (tai tarkkaan valitulla valonlähteellä), tallennettu interferenssikuvio taivuttaa valoa diffraktion avulla. Lopputuloksena on kolmiulotteinen kuva, joka näyttää leijuvan hologrammin takana tai edessä (Brown University: Physics Department). Holografiassa on siis erikseen rakentamisvaihe ja toistovaihe (Ansys Optics: Modeling Holograms).

Vastaako odotuksia

Todellinen hologrammi on staattinen kuva – se ei liiku eikä puhu. Suomalaisen kuluttajan kannatta tietää: elokuvien hologrammit (esim. Iron Manin käyttöliittymä) vaatisivat tekniikkaa, jota ei vielä ole olemassa.

Mitä tämä tarkoittaa: Hologrammin tekeminen vaatii laboratorio-olosuhteita, laseria ja tarkkaa optiikkaa. Se ei ole kotiprojektori, vaan tiedettä.

Onko hologrameja olemassa oikeasti?

Todelliset hologrammit vs. elokuvien versiot

Kyllä, hologrammeja on olemassa – mutta ne eivät toimi kuten elokuvissa. Aito hologrammi vaatii laserin ja sopivan alustan (Brown University: Physics Department). Se on staattinen tai enintään hitaasti muuttuva kuva. Elokuvien hologrammit, joissa ihmiset liikkuvat ja puhuvat vapaasti, ovat toistaiseksi scifiä.

Nykyiset hologrammituotteet

Yleisin esimerkki hologrammista arkielämässä on luottokortin turva-aihio. Myös seteleissä, passeissa ja tuotteiden aitoustarroissa käytetään hologrammeja väärentämisen estämiseksi. Taidehologrammit ovat museoissa ja gallerioissa. Myös viihteessä ja tapahtumissa käytetään “hologrammina” tunnettuja esityksiä – ne ovat kuitenkin useimmiten projisointiteknologiaa (LamasaTech: Hologram Technology).

Totuus: Hologrammeja on olemassa, mutta ne eivät ole kuin elokuvissa. Todelliset hologrammit vaativat laserin ja sopivan alustan.

Mitä on hologrammin tarkoitus ja käyttökohteet?

Turvallisuus ja aitouden varmistus

Hologrammeja käytetään turva-aihioissa: seteleissä, passeissa ja luottokorteissa. Niitä on erittäin vaikea väärentää, koska hologrammin monimutkainen interferenssikuvio vaatii erikoislaitteita ja asiantuntemusta.

  • Luottokorttien turva-aihiot (Visa, Mastercard)
  • Setelit: euroissa on hologrammielementti
  • Passit ja henkilökortit
  • Tuotteiden aitoustarrat ja palkintomerkit

Taide ja viihde

Taidehologrammit ovat museoissa ja gallerioissa ympäri maailman. Hologrammiesittelyjä käytetään markkinoinnissa ja tapahtumissa (Jamk: Hologrammiesittelyt). Hologrammiteknologiaa hyödynnetään näyttävien 3D-elämysten luomiseen (Jamk: Hologrammiesittelyt). Myös viihdetapahtumissa on käytetty “hologrammeja” – esimerkiksi edesmenneiden artistien esityksiä on rekonstruoitu (LamasaTech: Hologram Technology).

Tieteellinen kuvantaminen

Lääketieteellinen ja tieteellinen mikroskopia hyödyntää holografiaa. Holografinen mikroskopia mahdollistaa kolmiulotteisten rakenteiden havainnollistamisen ilman fyysistä kosketusta (Holographic Studios: History of Holography). Myös opetuksessa ja tutkimuksessa holografia auttaa havainnollistamaan monimutkaisia kolmiulotteisia rakenteita (Holographic Studios: History of Holography).

Terveydenhuolto, kauppa ja koulutus

Hologrammitekniikkaa käytetään terveydenhuollossa, vähittäiskaupassa ja viihteessä (LamasaTech: Hologram Technology). Hologrammiesittelyissä tekniikka voi tuoda esityksen osaksi katsojan ympäristöä, vaikka ratkaisu on ollut markkinoilla vasta rajallisesti (Jamk: Hologrammiesittelyt).

Laajempi kuva: Hologrammi on kaukana pelkästä turva-aihiosta. Sen potentiaali ulottuu lääketieteestä taiteeseen, mutta kotikäyttöön sopivaa holografianäyttöä ei vielä ole.

Kuka keksi hologrammin ja milloin?

Dennis Gaborin keksintö (1947)

Unkarilais-brittiläinen fyysikko Dennis Gabor keksi holografian periaatteen vuonna 1947 (BBVA: History of Holography). Työskennellessään elektronimikroskopian parissa hän huomasi, että interferenssikuvion avulla saattaisi olla mahdollista tallentaa kolmiulotteista tietoa. Ensimmäinen aito hologrammi tuotettiin vuonna 1948 (Vassar College: Light and Truth).

Nobel-palkinto fysiikassa 1971

Gabor sai Nobel-palkinnon fysiikassa vuonna 1971 “holografisen menetelmän keksimisestä ja kehittämisestä” (BBVA: History of Holography). Tuolloin holografia oli jo saanut käytännön sovelluksia.

Käytännön hologrammit 1960-luvulla

Vaikka Gabor keksi holografian, vasta laserin keksiminen 1960 (Theodore Maiman) mahdollisti käytännön toteutuksen. Vuonna 1962 Emmett Leith ja Juris Upatnieks Michiganin yliopistossa tekivät ensimmäisen 3D-hologrammin Yhdysvalloissa. Samana vuonna Juri Denisyuk Neuvostoliitossa kehitti heijastushologrammin, jossa yksi säde riittää sekä valaisemaan kohdetta että toimimaan referenssinä (Holocenter: Hologram History).

Huomio: Hologrammi siis syntyi teoreettisesti 1947, mutta käytännön sovellukset tulivat vasta laserin myötä 1960-luvulla. Suomalaisnäkökulmasta: holografia on tieteellinen läpimurto, jonka arki sovellus – turva-aihiot – on tuttua jokaiselle kortinomistajalle.

“Hologrammi on interferenssikuvion tallenne, joka voi toistaa kolmiulotteisen valokentän diffraktion avulla.”

– Wikipedia, Holografia-artikkeli

“Hologrammi on virtuaalinen kuva kolmessa ulottuvuudessa, joka saadaan aikaan valon avulla interferenssin kautta.”

– Telefónica, teknologia-blogi

“Hologrammi tehdään jakamalla laser kahteen säteeseen: kohdesäde ja referenssisäde. Ne kohtaavat valoherkällä levyllä ja luovat interferenssikuvion.”

– Brown University, fysiikan laitos

Mikä on tämän tarinan opetus? Hologrammi on valokentän tallenne, ei projisointi. Se vaatii laseria ja valoherkkää alustaa. Suomalaiselle lukijalle: se luottokortin kimaltava pinta on aito hologrammi. Se, mitä näet konsertissa tai mainoksessa, on todennäköisesti jotain muuta.

Lisälähteet

fi.wikipedia.org, shopperscreen.com

Usein kysytyt kysymykset hologrammista

Mikä ero on hologrammilla ja 3D-elokuvalla?

3D-elokuva on optinen illuusio, joka perustuu kahteen eri kuvaan ja polarisoituihin laseihin. Hologrammi on todellinen kolmiulotteinen tallenne, jossa valokenttä on rekisteröity todellisesta kohteesta. Hologrammi toimii ilman laseja ja sitä voi katsella eri suunnista – toisin kuin 3D-elokuvaa.

Voiko hologrammia koskettaa?

Ei. Hologrammi on valon ja tallennusmateriaalin muodostama kuvio – se ei ole kiinteä esine. Vaikka näet kolmiulotteisen kuvan, kätesi menee sen läpi. Tämä on yksi syy, miksi elokuvien hologrammit ovat kaukana todellisuudesta.

Onko hologrammi sama asia kuin 3D-tuloste?

Ei ole. 3D-tuloste on fyysinen esine, joka on valmistettu muovista tai muusta materiaalista. Hologrammi on valolla luotu kuva, jolla ei ole materiaalista massaa.

Tarvitaanko hologrammin katsomiseen erikoislaseja?

Ei. Aitoa hologrammia voi katsoa paljain silmin. Kuva näyttää erilaiselta eri katselukulmista, aivan kuten oikea esine. Tämä on selvä ero 3D-elokuviin verrattuna.

Miten hologrammi liikkuu?

Tavallinen hologrammi on staattinen – se ei liiku. Liikkuvia “hologrammeja” on valmistettu yhdistämällä useita hologrammikehyksiä, mutta ne vaativat erityislaitteita. Useimmat liikkuvat “hologrammit” ovat itse asiassa projisointeja, kuten Pepper’s ghost.

Paljonko hologrammi maksaa?

Hinta riippuu koosta ja monimutkaisuudesta. Pieni turva-aihio voi maksaa senttejä, kun taas taidehologrammi voi maksaa satoja euroja. Ammattimainen hologrammitallennus vaatii erikoislaitteita, joten hinta on usein korkea.

Miksi hologrammeja ei vielä käytetä arjessa?

Koska aito hologrammi vaatii laserin, valoherkän levyn ja laboratorio-olosuhteet. Kuluttajaystävällistä holografianäyttöä, joka toimisi kotona ilman erikoislaitteita, ei ole vielä kehitetty. Nykyiset “hologramminäytöt” ovat itse asiassa projisointeja. Tämä on kuitenkin aktiivisen tutkimuksen kohde.

Aiheeseen liittyvää: Mikä on hologrammi? Selitys ja käyttökohteet · AI Face Swap: Parhaat ilmaiset työkalut ja turvallisuusopas