Video olografico per la tua casa

In una stanza buia in fondo al corridoio dall'ufficio di Michael Bove al Media Lab del MIT c'è un apparecchio con uno schermo bianco delle dimensioni di una scatola di gioielli per CD. Quando Bove si siede su una sedia di fronte alla macchina e preme un interruttore, l'immagine di una gabbia toracica umana sembra balzare fuori di qualche centimetro dallo schermo. L'immagine è prodotta dal Mark II, un sistema video olografico di 14 anni che occupa la maggior parte della stanza. Ma la sua vividezza è una delle ispirazioni per il progetto di Bove: portare display video 3D nei mercati dei consumatori e dei medicinali.

Immagini illuminanti: Michael Bove tiene in mano l'ologramma di una tazza da tè.

Il nuovo sistema di Bove, che si chiama Mark III, dovrebbe essere completato entro la fine dell'estate. Può funzionare su un PC standard con una scheda grafica e sarà abbastanza piccolo da stare su una scrivania. (Al contrario, una versione precedente di Mark II richiedeva interi rack di computer.) Sebbene Bove non abbia ancora partner di produzione, prevede che un prodotto basato sul design di Mark III costerebbe solo un paio di centinaia di dollari per la produzione e potrebbe diventare standard negli studi medici come un modo per visualizzare le immagini di risonanza magnetica e le scansioni di tomografia computerizzata in dettaglio 3D. Sarebbe anche all'interno della fascia di prezzo dei giocatori e degli appassionati di tecnologia.

Questa storia faceva parte del nostro numero di luglio 2007

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Lo sviluppo del video olografico al MIT risale alla fine degli anni '80, quando i ricercatori misero insieme Mark I, un sistema di prova con un display a bassa risoluzione. Ma Mark I e Mark II erano destinati a non lasciare mai il laboratorio. Erano, dice Bove, rumorosi, pignoli, e un dolore generale al collo con cui lavorare. E mentre numerosi ricercatori negli Stati Uniti, Giappone, Corea e Regno Unito hanno investito tempo e denaro in video olografici, nessuno ha ancora trovato un modo per costruire un sistema compatto, economico e facile da usare.

Nel 2004, Bove, che è a capo del Consumer Electronics Lab del MIT, ha iniziato a esplorare la possibilità di rendere pratico il video olografico per i consumatori. Grazie a PC sempre più potenti, laser piccoli e ultraluminosi e altri dispositivi optoelettronici compatti, afferma, un sistema di facile utilizzo è ora a portata di mano. E, dice, ci sono sempre più informazioni 3D in circolazione e che potrebbero essere facilmente proiettate olograficamente. Molti videogiochi, ad esempio, sono ora basati su sofisticati modelli 3D del mondo virtuale, modelli che devono essere appiattiti per gli schermi 2D di PC o macchine da gioco. Allo stesso modo, i dati 3D nei grandi magazzini degli ospedali di immagini di risonanza magnetica e scansioni di tomografia computerizzata devono essere resi come sezioni trasversali 2D affinché medici e pazienti possano interpretarli.

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Gli ologrammi video di The Media Lab sembrano fluttuare sopra un pezzo di vetro smerigliato. Un dispositivo elettronico dietro il vetro, chiamato modulatore di luce, riproduce schemi di interferenza che codificano le informazioni sull'oggetto nella foto. La luce laser che colpisce il modulatore si disperde proprio come se riflettesse l'oggetto ad angoli diversi.

Un video olografico inizia con un modello 3D calcolato di un oggetto o una scena in movimento. Si può pensare che questo modello abbia molti punti sulla sua superficie a diverse profondità che cambiano nel tempo, dice Bove. Per rendere olografico quel modello, un computer deve calcolare l'intensità della luce che verrebbe riflessa da ciascun punto dell'oggetto fino al punto in cui saranno gli occhi dell'osservatore. È necessario creare un modello di diffrazione che ricostruisca tutte le diverse intensità per tutti i diversi angoli, afferma Bove. Ha scoperto che i chip grafici dei PC di oggi sono abili nel fare questo tipo di rendering 3D, nel calcolare i modelli di diffrazione e nel combinarli in un'unica uscita video.

Al termine del calcolo, l'uscita viene inviata al modulatore di luce. L'introduzione di un nuovo modulatore, afferma Bove, è una delle ragioni principali per cui lui e il suo team sono stati in grado di ridurre la configurazione olografica. Il modulatore è un dispositivo economico adattato dall'uso nelle telecomunicazioni; Daniel Smalley, uno studente laureato nel laboratorio di Bove, ha modificato i suoi componenti, ottimizzandoli per convertire i segnali elettrici in schemi olografici. I precedenti sistemi olografici utilizzavano fino a 18 modulatori separati realizzati con materiali costosi e occupavano molto spazio. Il nuovo dispositivo, afferma Bove, è grande circa la metà di un francobollo. È veloce e può contenere una grande quantità di dati, consentendo ologrammi ad alta risoluzione.

Quando la luce di un laser o di una serie di laser entra nel modulatore, viene convertita in una serie di schemi di diffrazione modellati e messi a fuoco da un numero di lenti e specchi prima che raggiungano lo schermo. Uno dei vantaggi del nuovo modulatore, spiega Bove, è che consente ai ricercatori di evitare l'uso di uno specchio rotante ingombrante che le configurazioni precedenti richiedevano per evitare che una scena olografica si spostasse orizzontalmente. Quello specchio era la rovina delle prime due generazioni di display video [olografici], dice. Ora che è stato eliminato, Quinn Smithwick, un postdoc in laboratorio, ha capito come accorciare e piegare il percorso ottico del sistema in modo che i componenti necessari si inseriscano in uno spazio lungo circa mezzo metro.

Attualmente, Mark III utilizza un laser a gas alloggiato in un tubo lungo un piede. Ma nella sua versione finale, utilizzerà un laser a semiconduttore piccolo come un francobollo. Bove afferma che il sistema proietterà una scena video monocromatica, delle dimensioni di una foto istantanea, che avrà la risoluzione di un'immagine televisiva standard.

Consapevoli che questo tipo di display non sarebbe adatto alle applicazioni consumer, Bove e il suo team hanno elaborato piani per la prossima generazione del sistema, Mark IV. Mark IV utilizzerà una serie di potenti laser a semiconduttore rossi, blu e verdi per proiettare video a colori su uno schermo delle dimensioni di un monitor di computer. Un prototipo potrebbe essere pronto entro i prossimi due anni.

Il mercato, ovviamente, determinerà quanto velocemente, se mai, il video olografico si farà strada nei salotti o negli studi medici. Se tutto va bene, tuttavia, potrebbe offrire ai medici una finestra migliore sul corpo, consentire agli scienziati di visualizzare i dati in modo più accurato e aiutare i giocatori a immergersi più profondamente nei mondi virtuali.

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