Óculos mostram imagens holográficas 3D para realidade virtual

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/04/2024

Pequeno o suficiente para caber em um par de óculos, um minúsculo dispositivo óptico torna as imagens holográficas maiores e mais nítidas, permitindo um novo tipo de apresentação de realidade virtual imersiva.
[Imagem: Liz Sabol/Nathan Matsuda]

Imagens holográficas 3D

Podemos estar um passo mais perto de mesclar os mundos real e virtual usando óculos capazes de projetar as tão esperadas imagens holográficas 3D de alta definição.

As imagens holográficas têm profundidade real, sendo verdadeiramente tridimensionais, enquanto os monitores apenas simulam a profundidade em uma tela 2D. Como vemos em três dimensões, as imagens holográficas poderiam ser integradas perfeitamente na nossa visão normal do mundo cotidiano.

Uma equipe da Universidade de Princeton e da empresa Meta criou um minúsculo dispositivo óptico que torna as imagens holográficas maiores e mais nítidas. Pequeno o suficiente para caber em um par de óculos, o dispositivo pode permitir um novo tipo de apresentação de realidade virtual totalmente imersiva, do tipo em que você pode mover a cabeça normalmente sem perder as imagens 3D de vista.

"Para obter uma experiência semelhante usando um monitor, você precisaria sentar-se bem na frente de uma tela de cinema," disse o professor Felix Heide. "A holografia pode tornar as telas de realidade virtual e aumentada facilmente utilizáveis, vestíveis e ultrafinas.

Essa tecnologia, há muito esperada, tem potencial para transformar o modo como interagimos com nossos ambientes, desde obter instruções enquanto dirigimos até monitorar um paciente durante uma cirurgia, acessar instruções enquanto fazemos um reparo doméstico e, claro, como nos divertimos.

As imagens de fato melhoraram muito em relação a outras demonstrações.
[Imagem: Ethan Tseng et al. - 10.1038/s41467-024-46915-3]

Elemento óptico criado por IA

No novo protótipo, assim como em outros similares, as imagens 3D são criadas por um pequeno dispositivo semelhante a um chip, chamado modulador espacial de luz, ou SLM (Spatial Light Modulator), o mesmo tipo de dispositivo usado para criar radares de luz (lidar).

Normalmente, esses moduladores permitem criar imagens com boa nitidez, mas pequenas, ou grandes, mas borradas. Essa compensação entre tamanho e clareza da imagem resulta em um campo de visão estreito demais para proporcionar ao usuário uma experiência imersiva.

Para resolver esse problema da qualidade, a equipe construiu um segundo elemento óptico para funcionar em conjunto com o modulador espacial de luz. Esse dispositivo adicional filtra a luz do modulador de modo a expandir o campo de visão, preservando a estabilidade e a fidelidade da imagem - ele cria uma imagem maior com uma queda mínima na qualidade.

Esse novo elemento óptico é como um pequeno pedaço de vidro fosco, e a chave de seu funcionamento é justamente o padrão gravado sobre o vidro, que o torna fosco. Projetada usando inteligência artificial e técnicas matemáticas, a superfície ranhurada espalha a luz criada pelo modulador espacial de luz de uma forma muito precisa, empurrando alguns elementos de uma imagem para bandas de frequência que não são facilmente percebidas pelo olho humano. Isto melhora a qualidade da imagem holográfica e expande o campo de visão.

O segredo está em um pequeno pedaço de vidro no qual são traçadas ranhuras calculadas por inteligência artificial.
[Imagem: Ethan Tseng et al. - 10.1038/s41467-024-46915-3]

Muito a melhorar

É um avanço na qualidade de imagem e na miniaturização, mas a imagem ainda não é perfeita: O padrão de ranhuras mostrou-se eficiente, mas precisa ser "aprendido" através da análise extensiva de um grande banco de imagens, o que significa que ele não corresponde à necessidade de cada imagem específica.

Além disso, o processo de fabricação do elemento óptico é demorado e caro. "Muita tecnologia precisa ser unida para tornar isso viável. Mas esta pesquisa mostra um caminho a seguir," disse Heide.

E o caminho a seguir também já está sendo trilhado: "Estender nosso trabalho para utilizar outros tipos de óptica emergente, como as metassuperfícies, pode provar ser uma direção promissora para trabalhos futuros, já que os ângulos de difração podem ser bastante ampliados por características de metassuperfícies em escala nanométrica, e propriedades adicionais da luz, como a polarização, podem ser moduladas usando meta-óptica," concluiu a equipe.

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