요약
홀로그래피는 대중의 관심에서 멀어졌을 뿐, 지금도 과학과 산업 곳곳에서 조용히 쓰이고 있습니다.
과학사학자 숀 F. 존스턴이 2011년 과학 잡지 아메리칸 사이언티스트에 쓴 글입니다. 한때 전시회마다 관객이 몰리고 홀로그램 TV까지 약속하던 기술이 어쩌다 신용카드 스티커로 기억되게 됐는지 그 역사를 되짚습니다.
왜 중요한가
- 기술이 흔하고 값싸지면 경이감이 사라져, 실제 쓰임과 상관없이 대중의 관심이 식는다는 점을 보여 줍니다.
- 부풀린 전망이 빗나가면 분야 전체의 평판이 떨어져, 연구자들이 용어를 바꿔 가며 거리를 두게 된다는 교훈을 줍니다.
핵심 내용
- 1948년 데니스 가보르가 전자현미경 화질을 높이려고 고안했지만, 쓸 만한 광원이 없어 한동안 묻혀 있었습니다.
- 1963년 미시간대의 에멧 리스와 유리스 우파트니엑스가 레이저로 입체 물체를 기록해, 창문 너머를 보는 듯한 영상을 처음 보여 줬습니다.
- 컨덕트론 창업자 킵 시겔은 10년 안에 홀로그램 TV와 영화가 나온다고 장담했지만, 엔지니어들의 실제 역량을 훨씬 넘는 약속이었습니다.
- 1970년대 후반 약 500회의 전시로 정점을 찍었지만, 값싼 엠보싱 홀로그램(필름에 열로 찍어 낸 것)이 포장지와 신용카드에 퍼지며 예술 시장이 꺾였습니다.
- 지금은 위조 방지 라벨, 항공기 표시 장치, 바코드 스캐너 등에 쓰이지만, 실시간 홀로그램 TV는 여전히 기술 장벽에 막혀 있습니다.
HN 반응
- 홀로그램은 빛의 세기와 위상(파동이 어느 단계에 있는지)까지 기록하는 기술이라는 엄격한 정의와, 일상에서는 이미 입체 영상 전반을 뜻한다는 현업 경험자들의 반론이 맞섰습니다.
- VR 헤드셋이나 라이트필드 카메라로도 비슷한 효과를 낸다는 주장에, 홀로그램은 모든 시점의 빛을 한꺼번에 담은 사진에 가깝다는 반박이 나왔습니다.
댓글을 보니 홀로그래피가 뭔지 제대로 아는 사람이 거의 없네요. 홀로그램은 SF 영화나 TV 프로그램에 나오는 것 같은 "3D 디스플레이"가 아닙니다. 홀로그램은 들어오는 광자의 세기뿐 아니라 위상까지 기록하고 전송하는 사진 매체이자 디스플레이 기술입니다. 필름에 닿는 전자기장의 모든 성질을 담아 두었다가 빛을 받으면 같은 전자기파를 다시 내보내기 때문에, 결과적으로 완전한 "3D 사진"이 됩니다. 결국 눈에 들어오는 빛이 실제 장면을 볼 때와 똑같아지니까요. 하지만 그건 결과일 뿐 홀로그램을 정의하는 성질은 아닙니다.
3blue1brown에 홀로그램이 무엇인지 설명하는 좋은 영상이 있습니다: https://youtu.be/EmKQsSDlaa4
네, 맞는 말씀인데, 사실은 아니에요...
"홀로그램"은 뜻이 여러 갈래로 겹치는 단어 중 하나예요. 레이저 빛, 간섭무늬, 3D 장면 재현, 위상 보존 같은 걸 갖춰야 진짜 홀로그램이라고 엄격하게 규범을 들이댈 수도 있겠지만, 그 정의에 딱 들어맞지는 않는데도 수많은 사람이, 심지어 광학 전문가들마저 "홀로그램"이라고 부르는 것은 언제나 나오게 마련이에요.
디지털 홀로그래픽 스테레오그램은 호겔(홀로그래픽 픽셀)을 배열로 인쇄하는데, 호겔 하나하나는 홀로그램이지만 판 전체에서는 서로 간섭성이 없어요. 최고 수준으로 구현하면 눈으로 보나 행동으로 확인하나 아날로그 홀로그램과 구별이 안 돼요.
신용카드에 붙어 있는 무지개 홀로그램은 시차가 한 방향뿐이라서, 어떤 전자기장의 성질도 전부 담아낸다고는 절대 할 수 없어요. 순수함 같은 건 없고, 파동 간섭을 이용하게 된 근사한 기술로 물체를 3D처럼 보이게 만든 것뿐이죠. 그래도 다들 그걸 홀로그램이라고 부르잖아요.
스크래치 홀로그램은 대충 말하면 무지개 홀로그램을 아주 조잡하게 만든 버전이에요. 반사하는 재료에 곡선 홈을 손으로 새겨서 만들죠. 여기까지 오면 레이저도 파동 간섭도 없고 색도 포기해야 하지만, 기하학적으로는 여전히 표면에서 방향성을 가진 미세 반사를 다루고 있어요. 이걸 홀로그램이라고 할 수 있을까요? 누구에게 묻느냐에 따라 달라요.
렌티큘러 홀로그램은 회절 대신 굴절을 써서 본질적으로 무지개 홀로그램과 같은 이미징 모델을 구현해요. 해상도를 어느 정도 희생하는 대신 훨씬 덜 까다롭죠. 같은 이미지 데이터로 렌티큘러든 무지개 홀로그램이든 만들 수 있어요. 레이저도 회절도 없어요. 홀로그램일까요? 누구에게 묻느냐에 따라 달라요...
10년 동안 홀로그램을 다뤄 본 사람으로서 조언하자면, 그냥 포기하세요. "사실 투팍/아바는 홀로그램이 아닌데요"라는 말은 천 번쯤 들으면 질려요. 현실에서 "홀로그램"은 어떻게 만들었든 "손에 잡히지 않는 광학적 모조 영상"을 뜻해요. 그보다 정밀하게 말하고 싶다면 실제 기술을 짚어서 말해야 해요. 데니슈크, 무지개, 렌티큘러 같은 식으로요...
누가 "이거 홀로그램으로 만들 수 있어요?"라고 물으면 광학 물리학 강의를 늘어놓지 마세요. "그럼요, 비싼 걸로 해 드릴까요, 플라스틱 걸로 해 드릴까요?"라고 하면 돼요.
저도 실제 홀로그래피 분야에서 오래 일했는데, 전반적인 평가와 "홀로그래픽" 기술을 나눈 목록에 동의합니다.
렌티큘러 디스플레이만은 좀 따지고 싶습니다. 홀로그래피보다 먼저 있던 이름이 따로 있으니까요.
이상적인 세계라면 더 큰 포괄 용어가 생겼을 겁니다. "오토스테레오스코픽(autostereoscopic)"은 안경 없이 서로 다른 시점을 보여 주는 모든 디스플레이를 가리키지만, 보통은 불연속적인 시점을 떠올리게 합니다.
애덜슨과 버건의 플렌옵틱 함수를 따라 "플레노그램(plenogram)"이라 불렀으면 그럴듯했겠지만, 그렇게 되지는 않았고 앞으로도 그럴 일은 없을 겁니다.
지금 대중문화에서 "홀로그램"은 사실상 충분히 발전한 3차원 디스플레이를 뜻합니다. 게다가 비파괴 검사에 쓰는 것 같은 다른 진짜 홀로그램들은 이 말에서 빠져 버렸습니다.
이것들은 전부 사실 스테레오로만 촬영하고 보여 주는 건가요?
의미 차이가 워낙 커서, "중력은 홀로그래픽이다"라는 이 기사를 이해하는 데 한참 걸렸어요. https://news.ycombinator.com/item?id=49845998
정확히는 prescriptivist예요.
그 구분이 이해가 안 되네요. 3D 디스플레이가 아니라고 해 놓고는 3D 디스플레이 기술을 설명하고 계시잖아요.
그건 CRT가 픽셀을 한 번에 하나씩만 켠다고 해서 화면을 표시하지 않는다고 말하는 것과 같아요.
네, 3D로 보여 주는 데 쓸 수 있는 기술인 건 맞지만, 전체적으로 그게 가장 좋은 분류인지는 모르겠습니다.
홀로그래픽 렌즈 같은 것도 만들 수 있거든요 [1].
그리고 "디스플레이"라는 말도 맞지 않는 것 같습니다. 정지 이미지를 기록했다면 그건 장면의 광장(light field)을 (말 그대로) 기록한 것이고, 그걸 통해 장면을 3D로 볼 수 있습니다. 모든 각도에서 작동하는 돋보기 같은 셈이죠 [2]. 그렇게 쓰면 결과적으로 3D 장면이 "표시"되기는 합니다.
재미있는 사실인데, 젤라틴과 사진 약품 [3], 레이저, 그리고 터무니없이 안정적인 테이블만 있으면 집에서 직접 만들 수도 있습니다. 은퇴하면 제일 먼저 할 일 중 하나가 직접 홀로그램 만들기일 겁니다.
[1] 전투기 HUD 같은 곳에 쓰입니다. https://en.wikipedia.org/wiki/Holographic_optical_element
[2] https://www.youtube.com/watch?v=iMdvBmePm9U 그리고 https://www.youtube.com/shorts/DnjATyPuFFk
[3] https://holowiki.org/wiki/Dichromated_Gelatin
라이트필드 카메라가 뜨지 못한 게 아직도 좀 아쉽습니다.
라이트로 말고 다른 게 있었나요?
문제는 사라져 가던 문제를 해결하려고, 받아들이기 힘든 대가를 치르게 한 제품이었다는 점 같아요.
라이트로는 초점을 다시 맞출 수 있게 해 주는 대신 해상도를 엄청나게 희생하고 형편없는 이미지를 만들어 냈어요. 게다가 이미 훌륭한 오토포커스를 쓸 수 있던 시대에 그랬죠.
요즘은 AI 모델이 새나 동물을 알아보고 거의 매번 완벽하게 초점을 맞추는 카메라가 있어요. 그러면서 해상도를 전혀 희생하지도 않고요. 이상한 막대기가 아니라 제대로 된, 손에 쥐기 편한 카메라이기도 하고요.
그 제품의 강점은 오히려 촬영 후에 초점을 바꿀 수 있다는 점이었어요.
문제는 (조리개를 조여서) 심도가 꽤 깊은 이미지를 찍은 다음, 원하면 나중에 얕은 초점을 흉내 낼 수 있다는 거죠.....
라이트필드 카메라는 지금도 나오고 있어요. 다만 전부 "가격 문의" 식의 산업용 카메라예요.
2012년 상용화(2018년에 실패하고 구글에 흡수됨). 2017년 과학 분야에서 사용. 2021년 킥스타터를 통해 일반 소비자에게 상업 판매. 2026년 현재 여러 회사가 라이트필드 카메라를 소량 판매 중.
"뜨지 못했다"고는 못 하겠네요. 시장 점유율을 조금씩 늘려 가고 있어요.
단순한 3D가 아니라 광장(light field)이라서, 현미경의 3D 이미지를 기록할 수 있을 뿐 아니라 홀로그램의 접안렌즈를 들여다보면 그 렌즈가 초점을 맞춘 대상까지 볼 수 있습니다: https://www.youtube.com/watch?v=K-ahG_Q2xRc
(저도 비슷한 인화물을 갖고 있어요. 현미경은 다른 거지만요.)
제대로 만든 라이트필드 이미지는 그게 되고, 굴절을 레이 트레이싱이나 다른 방법으로 제대로 모델링하기만 하면 VR 헤드셋이나 다른 "비디오 게임 기술" 시스템도 그게 됩니다.
거기서 "다른 방법"이 너무 많은 일을 떠맡고 있네요. 컴퓨테이셔널 홀로그래피도 가능하고 꽤 오래전부터 가능했지만, 그걸 레이 트레이싱과 비교하는 건 과일 사과와 컴퓨터 회사 애플을 비교하는 격이에요.
홀로그래피는 렌더링 과정이 아니라 디스플레이예요. 빛이 어떻게 초점을 맺는지가 본질적으로 담겨 있어서, 정지 이미지인데도 장면 속 가까운 물체와 먼 물체로 눈의 초점을 다시 옮길 수 있죠.
더 중요한 건, 홀로그램은 컴퓨터 디스플레이보다는 사진에 가깝다는 거예요.
헤드셋은 언제나 한 번에 하나의 시점만 렌더링합니다. 홀로그램은 광장 전체를 항상 기록하고 다시 내보내기 때문에 어느 각도에서든 동시에 볼 수 있습니다.
글쎄요, 눈마다 하나씩 두 시점이에요. 그리고 움직이면 렌더링하는 내용도 따라 바뀌니까 홀로그램과 비슷한 효과가 나고, 제 생각엔 홀로그램과 견줄 만해요. 혼자 보는 거라면 나머지 시점은 낭비고, 여러 사람이 같은 VR 장면을 공유하면 각자 자기 두 시점을 얻고요.
홀로그램은 멋지지만 까다로운 기술이고, 스페클 때문에 화질도 보기 흉해요.
진짜 홀로그램을 직접 보신 적이 없는 걸지도 모르겠네요. 정말 인상적입니다. 제가 본 것들은 눈앞 허공에 떠 있는 3차원 물체였고, 그 둘레를 걸어 다닐 수도 있었어요. 보통 360도 전부는 아니지만, 그냥.. 거기 있어요. 우리가 보통 "디스플레이"라고 부르는 것과는 전혀 달라요.
그래도 홀로그래픽 디스플레이는 상상해 볼 수 있죠. 창문처럼 보일 겁니다. 창문의 비유가 아니라 진짜 창문이요. 유리창 너머로 실제 물리적 장면을 보는데, (해상도 한계를 제외하면) 진짜와 구별이 안 되는 거죠.
언젠가 그런 기술이 생기기를 바랍니다.
홀로그래픽 디스플레이는 이미 있어요. 부품이 비싸고 화질이 형편없고 광학 작업대 위에 올려놔야 하지만, 실제 하드웨어가 있어요.
정확히 창문 너머를 보는 것과 같지는 않아요. 창문 너머의 모습도 보여 줄 수 있지만, 창문 앞쪽에도 이미지를 띄울 수 있거든요.
차이를 모르겠어요.
"스크린"은 분명 2D를 뜻하죠. 하지만 "디스플레이"는 훨씬 일반적인 용어라서 스크린, LED 표시 패널, 실물을 넣은 섀도 박스 등을 다 아우르거든요. 이미 3D인 디스플레이도 많아요.
사진 필름 한 장도 디스플레이라고 할 수 있다는 의미에서가 아니라면, 모든 홀로그램이 디스플레이는 아닙니다.
위에서 설명한 홀로그램은 분명히 디스플레이예요.
아이러니하게도 실제 홀로그래피는 무슨 일이 일어나는지 알고 나면 SF 버전보다 더 인상적이라고 할 수 있습니다.
BYU의 댄 스몰리 연구실에서 3D 부피형(volumetric) 홀로그래피 기술을 활발히 개발하고 있습니다.
https://youtu.be/N12i_FaHvOU
영상이 좀 오래됐지만, 지금까지 개발한 기능을 보여 주는 재미있는 시연이 몇 가지 있습니다.
제가 이해한 게 맞다면, 엄밀히 말해 그건 홀로그래피가 아닙니다. 홀로그래피는 특별한 패턴을 가진 표면이 만드는 간섭에 기반하고, 회절 표면 말고는 어떤 물질도 필요하지 않거든요. 반면 여기서는 "입자"(무슨 입자일까요? 먼지? 원자?)를 움직인다고 하네요. 물론 그래도 꽤 멋지고, 그 나름대로 하나의 분야이긴 합니다.
수정이 가능한지는 모르겠지만, 링크를 익명으로 유지하려면 ?is= 매개변수를 지우는 걸 고려해 보세요.
잘 잡으셨네요, 링크 수정했습니다!
그건 홀로그램이 아니에요.