Video holográfico para su hogar

En una habitación oscura al final del pasillo de la oficina de Michael Bove en el Media Lab del MIT hay un aparato con una pantalla blanca del tamaño de una caja de CD. Cuando Bove se sienta en una silla frente a la máquina y acciona un interruptor, la imagen de una caja torácica humana parece saltar unos centímetros más allá de la pantalla. La imagen es producida por el Mark II, un sistema de video holográfico de 14 años que ocupa la mayor parte de la habitación. Pero su viveza es una de las inspiraciones del propio proyecto de Bove: llevar las pantallas de vídeo en 3-D a los mercados médicos y de consumo.

Iluminando imágenes: Michael Bove sostiene un holograma de una taza de té.

Está previsto que el nuevo sistema de Bove, que se llama Mark III, esté terminado a finales del verano. Puede ejecutarse en una PC estándar con una tarjeta gráfica y será lo suficientemente pequeño como para caber en la parte superior de un escritorio. (En contraste, una versión anterior de Mark II requería racks completos de computadoras). Aunque Bove aún no tiene socios de fabricación, predice que un producto basado en el diseño de Mark III costaría solo un par de cientos de dólares para fabricar y podría se convierta en estándar en los consultorios médicos como una forma de ver imágenes de resonancia magnética y tomografías computarizadas con detalles en 3-D. También estaría dentro del rango de precios de los jugadores y entusiastas de la tecnología.

Esta historia fue parte de nuestro número de julio de 2007

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El desarrollo del video holográfico en el MIT se remonta a finales de la década de 1980, cuando los investigadores crearon Mark I, un sistema de prueba de concepto con una pantalla de baja resolución. Pero Mark I y Mark II estaban destinados a no abandonar nunca el laboratorio. Eran, dice Bove, ruidosos, quisquillosos y un dolor generalizado en el cuello para trabajar. Y aunque numerosos investigadores en los Estados Unidos, Japón, Corea y el Reino Unido han invertido tiempo y dinero en videos holográficos, nadie ha encontrado todavía una manera de construir un sistema que sea compacto, económico y fácil de usar.

En 2004, Bove, quien es el director del Laboratorio de Electrónica de Consumo del MIT, comenzó a explorar la posibilidad de hacer que los videos holográficos fueran prácticos para los consumidores. Gracias a las PC cada vez más potentes, los láseres pequeños y ultrabrillantes y otros dispositivos optoelectrónicos compactos, dice, ahora está al alcance de la mano un sistema amigable para el consumidor. Y, dice, hay cada vez más información en 3-D que está dando vueltas y podría fácilmente proyectarse holográficamente. Muchos videojuegos, por ejemplo, se basan ahora en sofisticados modelos tridimensionales del mundo virtual, modelos que deben aplanarse para las pantallas bidimensionales de PC o máquinas de juego. Del mismo modo, los datos tridimensionales de los grandes almacenes de imágenes de resonancia magnética y tomografías computarizadas de los hospitales deben representarse como secciones transversales bidimensionales para que los médicos y los pacientes puedan interpretarlos.

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• Vea una demostración de la configuración óptica que produce video en 3-D.

Los hologramas de video del Media Lab parecen flotar sobre un trozo de vidrio esmerilado. Un dispositivo electrónico detrás del vidrio, llamado modulador de luz, reproduce patrones de interferencia que codifican información sobre el objeto ilustrado. La luz láser que incide en el modulador se dispersa tal como lo haría si se reflejara en el objeto en diferentes ángulos.

Un video holográfico comienza con un modelo 3D calculado de algún objeto o escena en movimiento. Se puede pensar que este modelo tiene una gran cantidad de puntos en su superficie a diferentes profundidades que cambian con el tiempo, dice Bove. Para hacer que ese modelo sea holográfico, una computadora necesita calcular la intensidad de la luz que se reflejaría desde cada punto del objeto hasta el punto donde estarán los ojos del espectador. Necesitas crear un patrón de difracción que reconstruya todas las diferentes intensidades para todos los diferentes ángulos, dice Bove. Descubrió que los chips gráficos de las PC actuales son expertos en realizar este tipo de renderizado en 3-D, calcular los patrones de difracción y combinarlos en una sola salida de video.

Una vez finalizado el cálculo, la salida se envía al modulador de luz. La introducción de un modulador novedoso, dice Bove, es la razón principal por la que él y su equipo han podido reducir la configuración holográfica. El modulador es un dispositivo económico adaptado para su uso en telecomunicaciones; Daniel Smalley, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Bove, modificó sus componentes, optimizándolos para convertir señales eléctricas en patrones holográficos. Los sistemas holográficos anteriores usaban hasta 18 moduladores separados que estaban hechos de materiales costosos y ocupaban mucho espacio. El nuevo dispositivo, dice Bove, tiene aproximadamente la mitad del tamaño de un sello postal. Es rápido y puede alojar una gran cantidad de datos, lo que permite hologramas de alta resolución.

Cuando la luz de un láser o un conjunto de láseres ingresa al modulador, se convierte en una serie de patrones de difracción que son moldeados y enfocados por una serie de lentes y espejos antes de que lleguen a la pantalla. Una de las ventajas del nuevo modulador, explica Bove, es que permite a los investigadores evitar el uso de un espejo giratorio voluminoso que las configuraciones anteriores requerían para evitar que una escena holográfica se desplace horizontalmente. Ese espejo fue la perdición de las dos primeras generaciones de visualización de video [holográfica], dice. Ahora que ha sido eliminado, Quinn Smithwick, un postdoctorado en el laboratorio, ha descubierto cómo acortar y doblar la trayectoria óptica del sistema para que los componentes necesarios quepan en un espacio de aproximadamente medio metro de largo.

Actualmente, Mark III utiliza un láser de gas alojado en un tubo de un pie de largo. Pero en su versión final, utilizará un láser semiconductor tan pequeño como un sello postal. Bove dice que el sistema proyectará una escena de video monocromática, aproximadamente del tamaño de una foto instantánea, que tendrá la resolución de una imagen de televisión estándar.

Conscientes de que este tipo de pantalla no sería suficiente en aplicaciones de consumo, Bove y su equipo han elaborado planes para la próxima generación del sistema, Mark IV. Mark IV utilizará un conjunto de potentes láseres semiconductores rojos, azules y verdes para mostrar videos a todo color en una pantalla del tamaño de un monitor de computadora. Un prototipo podría estar listo en los próximos años.

El mercado, por supuesto, dictará la rapidez con la que el video holográfico llega a las salas de estar o los consultorios médicos. Sin embargo, si todo va bien, podría darles a los médicos una mejor ventana al cuerpo, permitir que los científicos visualicen los datos con mayor precisión y ayudar a los jugadores a sumergirse más profundamente en los mundos virtuales.

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