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  • Star Trek Technikguide Teil 05 - das Holodeck

    Wie erzeugt man dreidimensionale Bilder...?
    Communitymitglied Dominik Günther (uss_bellerophon) übernimmt ab sofort den Technikguide welcher paralell zum Wissenschaftsguide läuft und hat mit dem Holodeck gleich ein sehr interessantes Thema am Start. Wer die wachsende Welt der virtuellen Realität kennt, ist von den Möglichkeiten des Holodecks wahrscheinlich außerordentlich fasziniert...

    Mit diesen Artikeln werde ich euch in eine Welt jenseits eurer Vorstellungskraft entführen. Als erstes Thema habe ich das Vergnügungsmedium des 24. Jahrhunderts überhaupt gewählt: Das Holodeck! Das Holodeck gehört meiner Meinung nach zu den interessantesten technischen Einrichtungen an Bord von Starfleet Schiffen! Wer die wachsende Welt der virtuellen Realität kennt, ist von den Möglichkeiten des Holodecks wahrscheinlich außerordentlich fasziniert. Wer von uns möchte seinen Träumen nicht jederzeit konkrete Gestalt geben können? 

    Es wirkt so verlockend, dass ich sicher bin: Tatsächlich existierende Holodecks könnten weitaus süchtiger machen, als in verschiedenen Star Trek Serien beschrieben wird. Die Episoden "Der schüchterne Reginald" und "Die Energiefalle" vermitteln einen Eindruck davon.
    Die meisten Besatzungsmitglieder nutzen das Holodeck zu einem eher harmlosen Zeitvertreib, was vermuten lässt, dass sich die Menschen des 24. Jahrhunderts durch andere hormonelle Instinkte auszeichnen (Will Riker bildet da natürlich eine Ausnahme). Wenn man die heutige Gesellschaft ansieht, sollte man eigentlich vermuten, das Sex die wichtigste Rolle bei den holographischen Projektionen spielen sollte. Doch bevor ich hier noch weiter philosophiere komme ich lieber zum eigentlichen Thema: "Wie funktioniert das Holodeck?"

    Die eigentliche Frage ist ja: Wie gelingt es, dreidimensionale Bilder zu erzeugen? 

    Um diese Frage zu beantworten, müssen wir zunächst untersuchen, was wir sehen und auf welche Weise ein Foto "gespeichert" wird. Wir sehen Objekte, weil diese entweder Licht ausstrahlen oder jenes reflektieren - Licht, das dann unsere Augen erreicht. Wenn ein dreidimensionales Objekt beleuchtet wird, so sorgt seine dreidimensionale Natur dafür, dass es Licht in unterschiedliche Richtungen reflektiert. Wenn wir also das genaue Reflektionsmuster reproduzieren könnten, so wären unsere Augen nicht imstande, einen Unterschied zum original zu erkennen (Dieses Prinzip nutzt also das Holodeck!). Zum Beispiel müssten wir in der Lage sein, um bis dahin verborgene Merkmale zu erkennen, wenn wir den Kopf drehen oder uns zur Seite neigen. Der Grund: Das gesamte reflektierte Licht des Objekts ist aufgezeichnet. Wie kann man die betreffenden Informationen zunächst speichern und sie anschließend wieder zu einem Bild zusammenfügen? Aufschluss gewinnen wir, indem wir uns überlegen wie ein Foto die Daten eines zweidimensionalen Bilds aufzeichnet. Wenn wir fotografieren, setzen wir ein spezielles Material dem Licht aus, das durch eine Linse fällt. Später wird das Material mit verschiedenen Chemikalien behandelt, wodurch es dort dunkel wird, wo zuvor das Licht aufgetroffen ist - je mehr Licht, desto stärker die Verfärbung. Die Gesamtmenge der auf einem fotografischen Film gespeicherten Informationen entspricht also der Intensität des Lichts das jeden Punkt des Films erreicht. Wenn wir den Film entwickeln, so stellen wir fest: Jene Teile, die mehr Licht ausgesetzt waren, sind dunkler als die andren - wir haben es also mit einer "negativen" zweidimensionalen Projektion des Ursprünglichen Lichtfeldes zu tun. Durch diese Negativ projizieren wir ein Bild auf lichtempfindliches Papier, um das endgültige Foto zu erzeugen. Wenn wir es betrachten geschieht folgendes: Von den hellen Flächen reflektiert mehr Licht als von den dunklen. Mit anderen Worten: Das vom Foto stammende Licht bildet ein zweidimensionales Intensitätsmuster auf unsrer Netzhaut, und unser Gehirn interpretiert dieses Muster.

    Doch wie wird ein Hologramm "hergestellt"?

    Man kann verschiedene Linsen verwenden und dann den Eindruck erwecken, zwischen Beobachter und Film zu erscheinen - jetzt haben wir die Möglichkeit um das Hologramm herumzugehen und es von allen Seiten zu betrachten. 

    Nehmen wir mal an, man benutzt diese Methode um Hologramme auf dem Holodeck von Starfleet Schiffen herzustellen. Um solcher Bilder erzeugen zu können, sind keine Originalobjekte erforderlich. Schon heute sind Computer leistungsfähig genug, um fürs sogenannte "Raytracing" eingesetzt zu werden: Mit dieser Technik lassen sich beliebige Objekte auf dem Bildschirm darstellen und von allen Seiten "beleuchten". der Computer berechnet die exakte Struktur der Licht- und Schattenmuster. Denkbar wäre, dass er außerdem die Beschaffenheit des Interferenzmusters feststellt, das entsteht, wenn das Licht eines direkten Strahls mit Reflexionen des Objekt verschmolzen wird. Das vom Computer erzeugte Interferenzmuster überträgt man anschließend auf einen transparenten Schirm, der von hinten beleuchtet wird. Das Ergebnis ist die dreidimensionale Fotografie eines Gegenstandes, der gar nicht existiert. Der holographische Aspekt des Holodecks könnte sich also durchaus verwirklichen lassen! Allerdings HOLOGRAMME ALLEIN GENÜGEN NATÜRLICH NICHT, da sie ja keinerlei Substanz haben!! Die Substanzlosigkeit wäre auf dem Holodeck natürlich ein großes Problem, denn sie würde verhindern, dass man Hologramme auch anfassen kann. Die Star Trek Autoren haben daher beschlossen Transporter für die Problemlösung zu verwenden, bzw. weniger komplizierte Versionen von ihnen: Replikatoren! Mit Hilfe des Transporters wird Materie repliziert und so auf dem Holodeck bewegt, dass sie mit den projizierten Geschöpfen identisch zu sein scheinen. Computerprogrammen übernehmen dabei dei Steuerung von Stimmen und Bewegungen. Die Replikatoren erschaffen natürlich auch alle unbelebten Objekte eines Szenarios. (Stühle, Tische, etc.). Diese Holodeckmaterie verdankt ihre Form den Strukturmustern im Replikatorspeicher. Wenn der Transporter deaktiviert oder das betreffende Objekt gelöscht wird, löst sich die Materie einfach auf. Dadurch könne die fiktiven Personen einfach auf dem Holodeck festgehalten werden! 

    Trotz allen Fortschritts lässt sich so etwas in unserer Zeit wohl kaum bewerkstelligen, deshalb können wir nur hoffen und in die Zukunft sehen! Na ja, vielleicht können unsere Kinder einmal das erleben, wovon wir unser ganzes Leben geträumt haben: Ein Besuch auf dem Holodeck! 

    Bis zum nächsten mal,
    Dominik Günther


    Quelle: treknews.de

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