Eletrônica

Vídeo 3D holográfico começa a virar realidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/11/2010

Vídeo holográfico 3D começa a virar realidade
Este é o primeiro protótipo a demonstrar a possibilidade de construção de um sistema holográfico a cores. [Imagem: Blanche et al./Nature]

Telas 3D holográficas

Pesquisadores da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, desenvolveram um sistema holográfico capaz de transmitir uma série de imagens 3D realísticas em tempo quase real.

A projeção holográfica cria imagens realmente 3D, ao contrário dos mecanismos utilizados no cinema e nas TVs 3D. Por isso, a holografia dispensa o uso de óculos ou qualquer outro aparato para visualização.

A tecnologia é a mais promissora para tornar realidade as projeções vistas, por exemplo, no filme Guerra nas Estrelas, principalmente na famosa cena onde o robô R2D2 mostra a imagem da Princesa Leia flutuando no ar.

Mas o ritmo de desenvolvimento da holografia tem-se mostrado mais lento do que se esperava inicialmente.

Holografia ganha quarta dimensão

Agora, Pierre-Alexandre Blanche e seus colegas finalmente adicionaram a quarta dimensão à holografia: além de gerar a imagem holográfica propriamente dita, eles conseguiram gerar imagens em sequência temporal, criando um filme, e transmiti-lo de um projetor para outro.

O sistema holográfico, que ganhou a capa da edição desta semana da revista Nature, incorpora um novo polímero fotorrefrativo - que consegue atualizar rapidamente as imagens holográficas e pode ser fabricado em escala industrial - acoplado a um sistema de gravação e transmissão das imagens 3D por meio de uma rede comum, padrão Ethernet, ou mesmo pela internet.

Os materiais usados até agora para a gravação de imagens holográficas não eram regraváveis, ou seja, parecem-se mais com as mídias CD-R ou DVD-R, que só podem gravadas uma vez. Uma outra categoria, ao contrário, aceita inúmeras gravações, mas a imagem desaparece tão logo a fonte de luz é desligada, sem dar tempo para que a próxima imagem seja gerada.

O novo polímero fotorrefrativo resolve os dois problemas.

"Este avanço nos leva um passo mais próximo do nosso objetivo final, que é a telepresença holográfica realista com alta resolução, colorida e de tamanho humano - imagens 3D que possam ser enviadas na velocidade das taxas de atualização de vídeo de uma parte do mundo para outra," afirma Nasser Peyghambarian, coautor do trabalho.

Vídeo holográfico 3D começa a virar realidade
A tela holográfica 3D tem 10 polegadas, mas o grupo já está testando uma versão de 17 polegadas. [Imagem: University of Arizona]

Holografia a cores

Na etapa anterior da pesquisa, os cientistas haviam criado um sistema de geração de imagens holográficas no polímero, e que podia ser atualizado - mas as imagens levavam quatro minutos para serem redesenhadas.

Agora, o novo sistema consegue atualizar as imagens a cada dois segundos - ainda não é o ideal para uma videoconferência realista, mas é mais de cem vezes mais rápido do que o protótipo anterior, mostrando o potencial da técnica.

Outra grande inovação em relação a outros sistemas holográficos experimentais é que este é capaz de gerar imagens coloridas, graças à utilização de um laser único para desenhar as imagens.

Ainda que a a taxa de atualização das imagens coloridas seja mais lenta do que para as imagens monocromáticas, o protótipo demonstra a possibilidade de construção de um sistema holográfico a cores.

Vídeo holográfico 3D começa a virar realidade
Cada pulso do laser grava um "hogel" individual no polímero - o hogel é o pixel holográfico, a unidade básica que compõe a imagem 3D. Hogel é um acrônimo para HOloGraphic pixEL. [Imagem: Blanche et al./Nature]

Pixel holográfico

A imagem 3D é gravada usando um conjunto de câmeras comuns, cada uma delas focando o objeto a partir de uma perspectiva diferente. Quando mais câmeras forem usadas, maior é a qualidade e a resolução final da imagem.

A informação gerada pelas câmeras é então codificada em um feixe de laser pulsado. Ao interagir com outro feixe de laser, que serve como referência, gera-se um padrão de interferência. É este padrão que é escrito no polímero fotorrefrativo, no qual a imagem é não apenas mostrada, mas também armazenada.

Cada pulso do laser grava um "hogel" individual no polímero - o hogel é o pixel holográfico, a unidade básica que compõe a imagem 3D. Hogel é um acrônimo para HOloGraphic pixEL.

O polímero permite que uma nova imagem seja gravada rapidamente, substituindo a anterior quando se cria uma nova estrutura de difração que deleta o padrão que estava sendo mostrado. Se não for manipulada, a imagem desaparece do polímero em cerca de dois minutos.

Vídeo holográfico 3D começa a virar realidade
Vivian Sieh, membro da equipe, mostra o polímero fotorrefrativo que permitiu a criação das primeiras telas 3D holográficas. A taxa de atualização das imagens é de dois segundos. [Imagem: University of Arizona]

3D real

O professor Peyghambarian destaca que um dos maiores feitos do trabalho foi a obtenção de uma paralaxe total: "Conforme você move a cabeça para a esquerda e para a direita, ou para cima e para baixo, você vê diferentes perspectivas. Isso contribui para uma imagem muito realista, como os seres humanos estão acostumados a ver."

O trabalho é resultado de uma colaboração entre os cientistas da Universidade do Arizona e da empresa Nitto Denko Technical, que fabrica os polímeros fotorrefrativos.

Como o pulso do laser é extremamente rápido, o equipamento de geração e projeção das imagens é muito robusto, não sendo afetado por vibrações, ruídos ou variação de temperatura no ambiente.

O sistema representa um grande avanço em relação aos hologramas gerados por computador, que exigem um poder computacional muito grande para a geração de cada imagem, embora cientistas de Cingapura tenham recentemente feito avanços significativos também nessa área - veja Hologramas: imagens 3D realísticas estão chegando aos computadores.

Aplicações da holografia

O protótipo agora apresentado usa uma tela polimérica de 10 polegadas, mas o grupo já está testando uma versão de 17 polegadas.

Além do entretenimento, a projeção holográfica deverá ter grande impacto nas telecomunicações, servindo a aplicações como teleconferências, telemedicina, demonstração e desenvolvimento de produtos etc.

"A telepresença holográfica significa que poderemos gravar uma imagem em três dimensões em um lugar e mostrá-la em outro lugar, em tempo real, em qualquer lugar do mundo", afirma Peyghambarian.

Bibliografia:

Holographic three-dimensional telepresence using large-area photorefractive polymer
P.-A. Blanche, A. Bablumian, R. Voorakaranam, C. Christenson, W. Lin, T. Gu, D. Flores, P. Wang, W.-Y. Hsieh, M. Kathaperumal, B. Rachwal, O. Siddiqui, J. Thomas, R. A. Norwood, M. Yamamoto, N. Peyghambarian
Nature
3 November 2010
Vol.: 468, 80-83
DOI: 10.1038/nature09521
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