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Video olografico pratico
La tirannia dei display bidimensionali di computer e TV potrebbe presto finire. Un team di ricercatori del MIT ha proposto un modo per realizzare un sistema video olografico che funzioni con l'hardware del computer per i consumatori, come PC con schede grafiche e console di gioco. Il display, affermano i ricercatori, sarà abbastanza piccolo da poter essere aggiunto a un centro di intrattenimento, fornire una risoluzione pari a quella di un televisore analogico standard e costerà solo un paio di centinaia di dollari.

Olografia pratica: Il modulatore converte un segnale video (dal cavo nero in basso) in una vibrazione. Quando la luce laser viene fatta passare attraverso il modulatore, le vibrazioni modificano la luminosità e la frequenza della luce. La luce alterata viene quindi irradiata su uno schermo e le diverse intensità e frequenze creano un ologramma tridimensionale.
Un display video olografico potrebbe fornire un altro modo per visualizzare immagini mediche come risonanza magnetica e scansioni TC, nonché insiemi di dati e progetti complessi e multidimensionali per mobili e automobili, afferma V. Michael Bove Jr ., direttore del programma di elettronica di consumo, CELab, al MIT. E il sistema sarebbe una scelta naturale per la visualizzazione di videogiochi e mondi virtuali. La maggior parte dei giochi ora ha modelli tridimensionali sofisticati che si trovano all'interno del loro software, ma non li vedi perché [le immagini sono] rese come un'immagine bidimensionale, dice Bove.
Il nuovo sistema, chiamato Mark III, è la terza generazione (dopo Mark I e Mark II) di display video olografici progettati dal MIT che risalgono alla fine degli anni '80. Questi sistemi precedenti erano rumorosi, pignoli, richiedevano hardware di elaborazione specializzato per generare un segnale video ed erano una seccatura generale con cui lavorare, afferma Bove. Alcuni anni fa, si chiedeva se poteva trasformare un sistema di visualizzazione olografico basato su laboratorio che costava decine di migliaia di dollari in un prodotto di consumo accessibile.
Pertanto, Bove e il suo team hanno sviluppato Mark III, che dovrebbe essere completato entro un paio di mesi, che si basa sui sistemi precedenti ma presenta tre differenze principali. Innanzitutto, spiega Bove, il nuovo sistema elabora immagini tridimensionali su un processore grafico standard anziché su hardware specializzato. Si scopre, dice, che le schede grafiche che si trovano nei PC di fascia alta e nelle console di gioco si adattano bene al tipo di elaborazione delle immagini necessaria per creare un ologramma. In secondo luogo, il suo team ha ridisegnato un gadget chiamato modulatore acusto-ottico, che si trova comunemente nei sistemi di telecomunicazione, per dirigere la luce dei laser per formare l'ologramma. Il nuovo modulatore ha una larghezza di banda maggiore, che rende un ologramma ad alta risoluzione, ed è meno costoso di quelli utilizzati in Mark II. Terzo, i ricercatori hanno eliminato alcuni dei goffi componenti ottici che rendevano i Marks I e II grandi quanto un tavolo da pranzo.
Per creare un video olografico, afferma Bove, il software produce un modello tridimensionale in tempo reale degli oggetti all'interno di una scena. Quindi, per una risonanza magnetica di un cuore che batte, il software utilizza una raccolta di numeri che descrivono la posizione di tutti i punti sulla superficie del cuore, in tutte e tre le dimensioni. Con un tale modello in atto, il software calcola come i laser devono proiettare la luce per creare un ologramma. In sostanza, il software crea un modello da seguire per i laser che consiste nella base di tutti gli ologrammi: un modello di diffrazione, che si verifica quando le onde luminose interferiscono l'una con l'altra.
Per un ologramma costituito da un singolo colore, viene calcolato solo un modello di diffrazione, afferma Bove, ma per creare un'immagine a colori è necessario creare tre diversi modelli, uno per ciascuno dei colori primari additivi: rosso, blu e verde. Il calcolo consiste nel rendering di un modello tridimensionale, nella generazione dei modelli di diffrazione e nella produzione di un segnale video, operazione che può essere eseguita utilizzando hardware standard.
Quindi, dice Bove, il segnale video olografico viene inviato a un modulatore di luce, che consiste in una guida d'onda, costituita da un materiale chiamato niobato di litio, dove viaggia la luce, ricoperta da un materiale piezoelettrico che converte il segnale video in vibrazioni. Il segnale video cambia la forma del materiale piezoelettrico, che cambia le proprietà della luce che si muove attraverso la guida d'onda. L'onda luminosa emessa è così composta da varie intensità e frequenze che, proiettate su un pezzo di vetro nebbioso, ricreano una scena tridimensionale. Poiché questo nuovo modulatore può emettere luce sia in direzione verticale che orizzontale, può anche aiutare a eliminare alcuni specchi e lenti che rendevano ingombranti le generazioni precedenti di display.
Mentre il progetto è nelle sue fasi finali di completamento, ha il potenziale per aiutare a rendere più accessibile il video olografico. Sono incantato dalle possibilità che [i ricercatori] mostrano, dice Harold Garner , professore di biochimica e medicina interna presso l'Università del Texas Southwestern Medical Center di Dallas. Garner ha sviluppato un sistema olografico per esaminare in modo specifico immagini mediche come la risonanza magnetica. Non vedo davvero l'ora di una vera dimostrazione del dispositivo.
Sebbene la sua esperienza sia nelle immagini olografiche per la medicina, Garner crede che le persone inizieranno a richiedere più di semplici display ad alta definizione dai loro televisori e monitor di computer, e alla fine vorranno anche video tridimensionali. È solo questione di tempo, dice. Ma ciò che lo rende difficile, aggiunge Garner, è che i consumatori richiedono immagini più grandi e luminose, e i ricercatori sono ben lontani dal fornire ologrammi ad alta definizione da 60 pollici. A causa dei gusti dei consumatori, potrebbe essere necessario scegliere le applicazioni commerciali per questa tecnologia, afferma Garner.
Bove e il suo team hanno attualmente in programma una quarta generazione di sistemi, che sarà in grado di visualizzare un'immagine grande quanto il monitor di un PC desktop; al contrario, i display del sistema attuale hanno solo le dimensioni di un cubo di Rubik. Inoltre, il display attuale è in grado di riprodurre solo ologrammi monocromatici, ma la quarta generazione avrà una gamma completa di colori, afferma Bove.