A 3D technológia távlatai

A 3D a virágkorát éli napjainkban: a legtöbb mozifilmet térben (is) vetítik, jönnek a 3D-s tévék, játékok. Ezek azok, melyekkel a mindennapi életben találkozunk – de van néhány olyan korszakalkotó 3D eljárás is, mely nagy hatással lehet a jövőnkre.

3D szkennelés

A térbeli képalkotás alapvető eszközei az úgynevezett háromdimenziós szkennerek, melyek nem létesítenek fizikai kapcsolatot a vizsgált tárggyal. Lézer vagy fehér fénnyel dolgoznak, és a fény visszaverődését felhasználva alkotnak képeket. A 3D szkenner két fő egysége a videókamera és a projektor. A projektor egyre vékonyabb sávokból álló „fény-sötét” hálót vetít a tárgyra. A fényerősség, illetve a kontrasztrács határterületeinek változása összehasonlítási adatokat hoz létre, mely alapján meg is van a tárgy három koordinátája, az X, Y és Z tengely, vagyis a szélesség, a magasság és a mélység. Ez az eljárás a 2 dimenziós fényképezőgépekkel ellentétben tökéletes, adattorzulás nélküli mérést tesz lehetővé.

A 3D szkennelést gyakran alkalmazzák az építőiparban, pl. alagutak építésekor, amikor is gyors és precíz mérésekre van szükség, valamint használják a fogászati technológiában, illetve az antropológiai kutatásokban is, főleg arcrekonstrukciós vizsgálatok részeként.

Nyomtassunk ki egy állkapcsot...

Ha úgy vesszük, minden térbeli tárgy kétdimenziós rétegek sokaságából épül fel. Így miért is ne lehetne a nyomtatott rétegeket egymásra rögzítve valós, kézzel fogható tárgyat alkotni? Mindez lehetséges, sőt egy ideje már a gyakorlatban is alkalmazott eljárás.

A legmodernebb 3D nyomtatók a tárgyat néhány mikron vastagságú rétegekből építik fel, UV-fényre keményedő polimereket használva. A különböző felhasználási területtől függően ezen anyagok lehetnek átlátszóak, gumiszerűen rugalmasak, illetve nagyobb szilárdságúak is, melyek kitűnően alkalmazhatók pl. különböző anyagú gépalkatrészek modellezéséhez is. A technológia sikerét mutatja, hogy már elérhető áron (néhány ezer dollárért) kaphatók 3D nyomtatók otthoni használatra. Sőt, 3D szkennerrel összekapcsolt szerkezetek is léteznek, melyek egy tárgy letapogatása után egy gombnyomásra azonnal reprodukálják is azt.

A 3D nyomtatást – bármilyen meglepő – az orvostudomány is tudja alkalmazni. Egy 83 éves belga nő számára például komplett állkapcsot készítettek titánból, majd sikeresen be is ültették azt. Az orvosok és a nyomtatómérnökök tulajdonképpen egy teljesen új, különleges tervezésű állkapcsot készítettek a betegnek, mivel az implantátumon az izmok megtapadására, valamint az új erek és idegek növekedésére alkalmas mélyedéseket és barázdákat is kialakítottak. A nyomtató lézersugarat használt arra, hogy az egymást követő vékony titánpor rétegeket összeolvassza. Minden egyes réteget az előzőhöz olvasztottak, egy milliméteres magasságot 33 rétegből hoztak létre, így az állkapocs elkészítéséhez végül több ezer rétegre volt szükség. A 107 grammos műcsont pár óra alatt készült el.

Nézd meg videón a 3D nyomtató működését!

3D az űrben

A mérnökök régóta egyetértenek abban, hogy nem túl gazdaságos a földön összeszerelni, majd a világűrbe fellőni műholdakat. De mi lehetne a megoldás? Egy űrtechnológiai fejlesztőcég nemrég azzal az ötlettel állt elő, hogy az eszközöket fent az űrben kellene megépíteni, mégpedig gigantikus 3D nyomtatókkal. Az elképzezés szerint nyomtatók a Földről, távirányítással lennének vezérelhetők. Ha mindez sikerülne, rengeteg alkatrészt, pl. pajzsokat és támasztékokat lespórolhatnának a műholdakról, melyek most azt a célt szolgálják, hogy megvédjék a szerkezetet a világűrbe való kijutás közben.

A nyomtatókat műholdak gyártásán túl a Nemzetközi Űrállomás legénysége is alkalmazhatná a megsérült alkatrészeek villámgyors előállításához. A legmerészebb elképzelések szerint az „űrnyomtatók” begyűjthetnék, lebonthatnák, majd ismételten felhasználhatnák a Föld körül keringő töméntelen űrszemetet is.

Valós idejű 3D megjelenítés

A valós idejű 3D technológia segítségével egy mozgó alakzatról egy időben folytonosan változó 3D-s modellt tudunk létrehozni. Hagyományos módszere az ún. motion capture, vagyis a mozgásrögzítés. Ilyenkor a mozgó modellre, akár egy emberi testre markereket helyeznek el, és ezek mozgását rögzítik speciális kamerákkal, végül ezt a mozgást vetítik rá a 3D-s alakzatokra, ami így pontosan ugyanazt a mozgást hajtja végre, mint amit az eredeti alany végzett. Az ilyen letapogatással azonban csak egy 10-20 pontból álló csontvázmodell jön létre.

Egy új technolólógia ennél is precízebb: nem kell a testre markereket kapcsolni, hanem több nézőpontból rögzített videofelvételből készítik el a test modelljét, ami így sokkal részletesebb. Ez az ún. rekonstrukciós folyamat a háromdimenziós számítógépes látás, grafika és geometria eszközeit felhasználva modellez háromdimenziós objektumot.

A valós idejű 3D megjelenítés egyelőre a filmgyártásban a legelterjedtebb, de fejlődésével az orvostudomány és egyéb területek is alkalmazhatják. A háromdimenziós modell azonnali megjelenítése a telekommunikáció világában robbanhat nagyot, hiszen a megfelelő kamerarendszerek segítségével akár a világ túlvégén lévő beszélgetőpartnerünk 3D-ben jelenhetne meg előttünk.

Nézd meg, hogyan használták a 3D képalkotást az Avatar című mozifilmben!

Érdekesség

A televíziózás új mérföldköveként a BBC a londoni olimpia egyes műsorszámait élő 3D technológiával közvetíti. A térhatású tévésugárzás nem számít újdonságnak, hiszen pl. japánban már van olyan tévécsatorna, amelyik minden műsorát 3D-ben sugározza. Az újdonságot az élő 3D közvetítés jelenti, melyhez a helyszínen is komoly infrastruktúra szükséges.