Cientistas revolucionam tecnologia de exibição com holografia 3D

Exibidores holográficos oferecem imagens holográficas 3D, um vislumbre de um futuro imersivo preparando o cenário para uma nova era de exibições imersivas, pesquisadores estão um passo mais próximos de misturar os mundos real e virtual em um par comum de óculos usando imagens holográficas 3D de alta definição, de acordo com um estudo liderado por pesquisadores da Universidade de Princeton. Imagens holográficas têm profundidade real porque são tridimensionais, enquanto os monitores apenas simulam profundidade em uma tela 2D. Como vemos em três dimensões, as imagens holográficas poderiam ser integradas perfeitamente à nossa visão normal do mundo cotidiano. O resultado é uma exibição de realidade virtual e aumentada que tem o potencial de ser verdadeiramente imersiva, do tipo em que você pode mover a cabeça normalmente e nunca perder as imagens holográficas de vista.

“Para obter uma experiência semelhante usando um monitor, você precisaria se sentar bem na frente de uma tela de cinema”, disse Felix Heide, professor assistente de ciência da computação e autor principal de um artigo publicado em 22 de abril na Nature Communications. E você não precisaria usar uma tela na frente dos olhos para obter essa experiência imersiva. Os elementos ópticos necessários para criar essas imagens são minúsculos e poderiam, potencialmente, caber em um par comum de óculos. Exibições de realidade virtual que usam um monitor, como as exibições atuais, requerem um headset completo. E tendem a ser volumosos porque precisam acomodar uma tela e o hardware necessário para operá-la. “A holografia poderia tornar as exibições de realidade virtual e aumentada facilmente utilizáveis, vestíveis e ultrafinas”.

Elas poderiam transformar a maneira como interagimos com nossos ambientes, desde obter direções ao dirigir, monitorar um paciente durante a cirurgia, até acessar instruções de encanamento durante um reparo doméstico. Um dos desafios mais importantes é a qualidade. Imagens holográficas são criadas por um dispositivo pequeno, semelhante a um chip, chamado modulador espacial de luz. Até agora, esses moduladores só podiam criar imagens que eram pequenas e claras ou grandes e desfocadas. Esse compromisso entre tamanho e clareza da imagem resulta em um campo de visão estreito, muito estreito para proporcionar ao usuário uma experiência imersiva. “Se você olhar para os cantos da exibição, a imagem inteira pode desaparecer”, disse Nathan Matsuda, cientista pesquisador da Meta e coautor do artigo.

Heide, Matsuda e Ethan Tseng, doutorando em ciência da computação, criaram um dispositivo para melhorar a qualidade da imagem e potencialmente resolver esse problema. Junto com seus colaboradores, eles construíram um segundo elemento óptico para trabalhar em conjunto com o modulador espacial de luz.O dispositivo deles filtra a luz do modulador espacial de luz para expandir o campo de visão enquanto preserva a estabilidade e fidelidade da imagem. Ele cria uma imagem maior com apenas uma queda mínima na qualidade. A qualidade da imagem tem sido um desafio central que impede as aplicações práticas dos exibidores holográficos, disse Matsuda. “A pesquisa nos aproxima um passo de resolver esse desafio”, disse ele. O novo elemento óptico é como um pedaço muito pequeno de vidro fosco feito sob medida, disse Heide.

O padrão gravado no vidro fosco é a chave. Projetada usando técnicas de IA e óptica, a superfície gravada espalha a luz criada pelo modulador espacial de luz de uma maneira muito precisa, empurrando alguns elementos de uma imagem para bandas de frequência que não são facilmente percebidas pelo olho humano. Isso melhora a qualidade da imagem holográfica e expande o campo de visão. Ainda assim, obstáculos para fazer um exibidor holográfico funcional permanecem. A qualidade da imagem ainda não é perfeita, e o processo de fabricação dos elementos ópticos precisa ser aprimorado. “Muita tecnologia precisa se unir para tornar isso viável”. “Mas esta pesquisa mostra um caminho a seguir.”