Schwebendes Hochschullogo

Das schwebende Hochschullogo

Während den Baumaßnahmen des Gebäude E entstand der Wunsch, den Schriftzug der Hochschule am Neubau als beleuchtetes Transparent anzubringen. Architektonische Gründe verhinderten diesen Wunsch. Daraufhin entstand die Idee den Schriftzug als spekulares Hologramm in Plexiglas zu fräsen, jeden Buchstaben in ein Gebäudefenster zu montieren und von außen mittels Strahler anzustrahlen, um den Passanten den Eindruck zu verschaffen, die Buchstaben würden vor den Fenster schweben.

Abb. 1: Ursprüngliche Idee am Fenster des Gebäudes E

 

Bei spekularen Hologrammen wird jeder Bildpunkt als ellipsenförmige Figur in Plexiglas gefräst, damit das einfallende Licht des Strahlers zum Betrachter in geeigneter Weise reflektiert wird. Damit nicht zu tief gefräst werden muss wird jedes Ellipsoid als Fresnel-Linse gefräst. Durch Beleuchtung dieser Ellipsoide mittels einer Punktlichtquelle in hinreichend großen Abstand entsteht eine Menge von virtuellen 3D-Bildpunkten im Raum. Aufgrund der Tiefenwahrnehmung über stereoskopisches Sehen und Bewegungsparallaxe wird diese dreidimensionale Punktematrix vom Gehirn des Betrachters als reales Objekt wahrgenommen.

Abb. 2: Prinzip des Fresnel-Linse

 

Die Hologramme werden mit einem eigens für dieses Projekt erstellten Algorithmus berechnet. Dabei kann die Position der Lichtquelle, die gewünschte Position der virtuellen Bildpunkte und die Entfernung des Betrachters als Parameter eingegeben werden. Das gewünschte 2-D Objekt (Buchstabe) wird als schwarz-weißes Bild eingelesen und in Rechtecke für die Ellipsoide aufgeteilt.

Abb. 3: H vor und nach dem Algorithmus

 

Diese Rechtecke werden mittels Zufallsgenerator verteilt um Linienstrukturen im Hologramm zu vermeiden. Für jeden einzelnen Bildpunkt wird ein Ellipsoid berechnet, welches die Tiefen-information beinhaltet. Das Ergebnis des Algorithmus wird direkt im G-Code für die 3-Achs-Fräsmaschine des IUAS ausgegeben.

Der vom Algorithmus ausgegebene G-Code wird direkt von der Maschinen-software der Fräse importiert. Es werden aktuell 2 Schrupp-fahrten und eine Schlichtfahrt gefahren, für welche die Maschine in Summe circa 8h für eine DIN A4 großes Bild benötigt. Als Fräser wird ein Vollhart-metall-Gravierstichel mit einer zylindrisch abgerundeten Spitze (R=0,40 mm) verwendet, welcher als Sonderanfertigung eigens für dieses Projekt angefertigt wird. Anschließend wird die Plexiglasplatte mit den gefrästen Kerben poliert.

Stellvertretend für den Schriftzug wurde das „H“ bereits als Hologramm gefräst. Durch Verwendung des angefertigten Stichels, Kühlmittel und der Politur konnten die Fresnel-Linsen sehr fein gefräst werden, sodass der Hologramm-Effekt sehr gut zum Vorschein kommt.

Aktuell wird im Rahmen einer Bachelor-Thesis ein Algorithmus entwickelt, mit dem es auch möglich sein wird ein 3-dimensionales Objekt in einem spekularen Hologramm darzustellen. Am Neubau der Hochschule wird nicht wie zu Beginn geplant pro Fenster einen Buchstaben dargestellt, statt-dessen wird voraussichtlich ein Schaufenster nach außen angebracht, in dem die realisierten Hologramme demonstriert werden.

Abb. 4: Das Hologramm schwebt 6 cm vor der Platte

 

Referenzen
Regg C., Rusinkiewicz S., Matusik W., Gross M.: Computational Highlight Holography. ACM Transactions on Graphics, 29(6), (SIGGRAPH Asia), December 2010