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jueves, julio 25, 2024

Los investigadores superan dos cuellos de botella en las técnicas holográficas digitales actuales


Los investigadores han desarrollado una nueva forma de crear proyecciones holográficas 3D dinámicas de ultra alta densidad. Al empaquetar más detalles en una imagen 3D, este tipo de holograma podría permitir representaciones realistas del mundo que nos rodea para su uso en realidad virtual y otras aplicaciones.

«Un holograma 3D puede presentar escenas 3D reales con características finas y continuas», dijo Lei Gong, quien dirigió un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. «Para la realidad virtual, nuestro método podría usarse con pantallas holográficas basadas en auriculares para mejorar en gran medida los ángulos de visión, lo que mejoraría la experiencia de visualización en 3D. También podría proporcionar mejores imágenes en 3D sin necesidad de auriculares».

La producción de una pantalla holográfica de apariencia realista de objetos 3D requiere la proyección de imágenes con una alta resolución de píxeles en una gran cantidad de planos sucesivos, o capas, que están muy cerca unos de otros. Esto logra una alta resolución de profundidad, lo cual es importante para proporcionar las señales de profundidad que hacen que el holograma parezca tridimensional.

En Óptica, la revista de investigación de alto impacto de Optica Publishing Group, el equipo de Gong y el equipo de investigación de Chengwei Qiu en la Universidad Nacional de Singapur describen su nuevo enfoque, llamado holografía dinámica asistida por dispersión tridimensional (3D-SDH). Muestran que puede lograr una resolución de profundidad de más de tres órdenes de magnitud mayor que los métodos más avanzados para la proyección holográfica multiplano.

«Nuestro nuevo método supera dos cuellos de botella que existen desde hace mucho tiempo en las técnicas holográficas digitales actuales (baja resolución axial y alta diafonía entre planos) que impiden un control fino de la profundidad del holograma y, por lo tanto, limitan la calidad de la visualización 3D», dijo Gong. «Nuestro enfoque también podría mejorar el cifrado óptico basado en holografía al permitir que se cifren más datos en el holograma».

Producir hologramas más detallados

La creación de una proyección holográfica dinámica generalmente implica el uso de un modulador de luz espacial (SLM) para modular la intensidad y/o la fase de un haz de luz. Sin embargo, los hologramas de hoy en día están limitados en términos de calidad porque la tecnología SLM actual permite que solo se proyecten unas pocas imágenes de baja resolución en planos separados con baja resolución de profundidad.

Para superar este problema, los investigadores combinaron un SLM con un difusor que permite separar varios planos de imagen en una cantidad mucho menor sin estar limitado por las propiedades del SLM. Al suprimir también la diafonía entre los planos y explotar la dispersión de la luz y la conformación del frente de onda, esta configuración permite una proyección holográfica 3D de ultra alta densidad.

Para probar el nuevo método, los investigadores primero usaron simulaciones para demostrar que podía producir reconstrucciones 3D con un intervalo de profundidad mucho más pequeño entre cada plano. Por ejemplo, pudieron proyectar un modelo de cohete 3D con 125 planos de imagen sucesivos en un intervalo de profundidad de 0,96 mm en un solo holograma de 1000 × 1000 píxeles, en comparación con 32 planos de imagen con un intervalo de profundidad de 3,75 mm usando otro desarrollado recientemente. enfoque conocido como holografía generada por computadora basada en vectores aleatorios.

Para validar el concepto experimentalmente, construyeron un prototipo de proyector 3D-SDH para crear proyecciones 3D dinámicas y lo compararon con una configuración convencional de última generación para holografía 3D Fresnel generada por computadora. Demostraron que 3D-SDH logró una mejora en la resolución axial de más de tres órdenes de magnitud con respecto a la contraparte convencional.

Los hologramas 3D que demostraron los investigadores son todas imágenes 3D de nubes de puntos, lo que significa que no pueden presentar el cuerpo sólido de un objeto 3D. En última instancia, a los investigadores les gustaría poder proyectar una colección de objetos 3D con un holograma, lo que requeriría un holograma con mayor cantidad de píxeles y nuevos algoritmos.



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