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Video holográfico práctico
La tiranía de las pantallas de televisión y computadoras bidimensionales podría terminar pronto. Un equipo de investigadores del MIT ha propuesto una forma de hacer un sistema de video holográfico que funcione con hardware de computadora para los consumidores, como computadoras con tarjetas gráficas y consolas de juegos. La pantalla, dicen los investigadores, será lo suficientemente pequeña como para agregarla a un centro de entretenimiento, brindará una resolución tan buena como una televisión analógica estándar y costará solo un par de cientos de dólares.
Holografía práctica: El modulador convierte una señal de video (del cable negro en la parte inferior) en una vibración. Cuando la luz láser pasa a través del modulador, las vibraciones modifican el brillo y la frecuencia de la luz. La luz alterada luego se ilumina en una pantalla, y las diferentes intensidades y frecuencias crean un holograma tridimensional.
Una pantalla de video holográfica podría proporcionar otra forma de ver imágenes médicas como resonancias magnéticas y tomografías computarizadas, así como conjuntos de datos y diseños complejos y multidimensionales para muebles y automóviles, dice V. Michael Bove Jr ., director del programa de electrónica de consumo, CELab, en MIT. Y el sistema sería ideal para mostrar videojuegos y mundos virtuales. La mayoría de los juegos ahora tienen modelos tridimensionales sofisticados dentro de su software, pero no los ves porque [las imágenes están] renderizadas como una imagen bidimensional, dice Bove.
El nuevo sistema, llamado Mark III, es la tercera generación (después de Mark I y Mark II) de pantallas de video holográficas diseñadas por el MIT que datan de finales de la década de 1980. Estos sistemas anteriores eran ruidosos, meticulosos, requerían hardware informático especializado para generar una señal de video y eran un dolor de cabeza general para trabajar con ellos, dice Bove. Hace unos años, se preguntó si podría convertir un sistema de visualización holográfica de laboratorio que costaba decenas de miles de dólares en un producto de consumo asequible.
Por lo tanto, Bove y su equipo han desarrollado Mark III, que se espera que esté terminado en un par de meses, que se basa en los sistemas anteriores, pero tiene tres diferencias principales. Primero, explica Bove, el nuevo sistema procesa imágenes tridimensionales en un procesador de gráficos estándar en lugar de en hardware especializado. Resulta, dice, que las tarjetas gráficas que se encuentran en las PC de gama alta y las consolas de juegos son una buena opción para el tipo de procesamiento de imágenes requerido para crear un holograma. En segundo lugar, su equipo ha rediseñado un dispositivo llamado modulador acústico-óptico, que se encuentra comúnmente en los sistemas de telecomunicaciones, para dirigir la luz de los láseres para formar el holograma. El nuevo modulador tiene un ancho de banda más alto, lo que lo convierte en un holograma de alta resolución, y es menos costoso que los usados en Mark II. En tercer lugar, los investigadores han eliminado algunos de los componentes ópticos torpes que hacían que las Marcas I y II fueran tan grandes como una mesa de comedor.
Para crear un video holográfico, dice Bove, el software produce un modelo tridimensional en tiempo real de los objetos dentro de una escena. Entonces, para una resonancia magnética de un corazón que late, el software usa una colección de números que describen la posición de todos los puntos en la superficie del corazón, en las tres dimensiones. Con tal modelo en su lugar, el software calcula cómo los láseres necesitan proyectar la luz para crear un holograma. En esencia, el software crea un plano para que lo sigan los láseres que consiste en la base de todos los hologramas: un patrón de difracción, que ocurre cuando las ondas de luz interfieren entre sí.
Para un holograma que consta de un solo color, solo se calcula un patrón de difracción, dice Bove, pero para crear una imagen a todo color, se deben crear tres patrones diferentes, uno para cada uno de los colores primarios aditivos: rojo, azul y verde. El cálculo consiste en renderizar un modelo tridimensional, generar los patrones de difracción y producir una señal de video, todo lo cual se puede hacer usando hardware estándar.
Luego, dice Bove, la señal de video holográfica se envía a un modulador de luz, que consiste en una guía de ondas, hecha de un material llamado niobato de litio, donde viaja la luz, cubierta por un material piezoeléctrico que convierte la señal de video en vibraciones. La señal de video cambia la forma del material piezoeléctrico, lo que cambia las propiedades de la luz que se mueve a través de la guía de ondas. La onda de luz emitida se compone así de varias intensidades y frecuencias que, cuando se proyectan sobre una pieza de vidrio neblinoso, recrean una escena tridimensional. Debido a que este novedoso modulador puede emitir luz tanto en dirección vertical como en dirección horizontal, también puede ayudar a eliminar algunos espejos y lentes que volvían voluminosos las generaciones anteriores de pantallas.
Si bien el proyecto se encuentra en sus etapas finales de finalización, tiene el potencial de ayudar a que los videos holográficos sean más accesibles. Estoy fascinado con las posibilidades que [los investigadores] muestran, dice Harold Garner , profesor de bioquímica y medicina interna en el Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas en Dallas. Garner ha desarrollado un sistema holográfico para mirar específicamente imágenes médicas como resonancias magnéticas. Realmente espero con ansias una demostración de dispositivo real.
Si bien su experiencia es en imágenes holográficas para medicina, Garner cree que la gente comenzará a exigir más que solo pantallas de alta definición de sus televisores y monitores de computadora, y eventualmente también querrá videos en tres dimensiones. Es solo cuestión de tiempo, dice. Pero lo que lo hace desafiante, agrega Garner, es que los consumidores exigen imágenes más grandes y brillantes, y los investigadores están muy lejos de entregar hologramas de alta definición de 60 pulgadas. Debido a los gustos de los consumidores, es posible que deba elegir las aplicaciones comerciales para esta tecnología, dice Garner.
Bove y su equipo cuentan actualmente con una cuarta generación de sistema en línea, que podrá mostrar una imagen del tamaño de un monitor de PC de escritorio; por el contrario, las pantallas del sistema actual son solo del tamaño de un cubo de Rubik. Además, la pantalla actual solo admite hologramas monocromáticos, pero la cuarta generación tendrá una gama completa de colores, dice Bove.