DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y OPTOELECTRÓNICOS

EN ALTAS PRESTACIONES

ANÁLISIS DE UN SISTEMA DE PROYECCIÓN HOLOGRÁFICA 3D

Diego A. Carrera Gallego

Índice

Introducción

Tecnologías holográficas reales y similares

Sistema de Telepresencia con proyección de 3D

Futuro de esta tecnología

Conclusiones y Recomendaciones

Introducción. Help me Obi Wan Kenobi

Princesa Leia en la escena de “Help me Obi Wan” Guerra de las Galaxias, episodio IV, 1977

*Otras escenas puedes encontrar en el Planeta prohibido” en 1956

PREGUNTAS

¿Qué es holografía?

¿Cuando fue inventado la holografía?

Introducción. Conceptos

Holografía Técnica avanzada de la fotografía, que consiste en crear imágenes

tridimensionales de un objeto, en la que utiliza un rayo láser que graba una película fotosensible, que al recibir la luz desde una perspectiva adecuada, proyecta una imagen en tres dimensiones.

Fue inventado por Dennis Gabor en 1947, y recibió el premio Nobel de Física en 1971 por su descubrimiento.

Holograma Un holograma es un patrón de interferencia óptica entre dos luces

de ondas. Se deriva de las palabras “grama” que significa mensaje y “halos” que significa toda, completa.

Introducción. Procedimiento

Explicación gráfica sobre cómo crear un holograma.

Sistemas Actuales

Cheoptics 360

es un proyector holográfico formado por una pirámide invertida que genera imágenes en 3 dimensiones dentro de un espacio de proyección

*Solución comercial, sistema supuestamente holográfico

Sistemas Actuales

SeeLinder

es un sistema de visualización 3D de tele-presencia, que consiste en un cilindro en que son recibidas imágenes por una cámara, y gira a gran velocidad alrededor de un objeto, logrando 360°. Para luego poder proyectarlo en el cilindro.

Desarrollada por el Instituto Nacional de Ciencias Avanzadas Industriales de Japón y es conocida como Twister, Telexistence Wide-angle Immersive Stereoscope

*Solución comercial, se presenta supuestamente como holográfico

Sistemas Actuales

Sistemas de teleconferencia de Cisco

Este sistema fue aplicado en una demostración de CNN (Oct,2008), en la que se mostró a los televidentes una persona de cuerpo completo que se encontraba en un lugar remoto, proyectada holográficamente en el estudio de grabación simulando que está conversando con el presentador del canal.

Pero esta imagen fue basada en la composición de imágenes en post-producción y en la nube y sólo puede ser vista por los televidentes en sus hogares (Tolografía).Composición de 3D en post-producción de una

persona remota

Sistemas Actuales

Mark III

Un sistema de video holográfico 3D. Desarrollado por el Grupo de Imágenes espaciales del Instituto Tecnológico de Masachusetts (MIT)

Este sistema está basado en:

El procesamiento imágenes 3D basado en un procesador de imágenes estándar.

El rediseño de un dispositivo acústico-óptico (hardware) para convertir la luz de los laser al un holograma.

Modulador que convierte la señal de video a una vibración

Sistemas Actuales

El primer rayo láser capaz de proyectar imágenes sencillas e incoloras en 3D.

El sistema utiliza la conjunción de varios rayos láser para producir pequeñas acumulaciones de plasma (debido a los átomos de oxigeno e hidrogeno del punto donde se focaliza el rayo), y aparecen en forma de puntos blancos suspendidos en el aire.

Sistema proyección Holográfico basado en rayos laser

Desarrollado por el Instituto Nacional de Ciencias Avanzadas Industriales de Japón

Sistemas Actuales

El Instituto de Tecnologías Creativas (ICT), Universidad de California del Sur, ha desarrollado un sistema de renderización para un campo de visualización de luz de 360°, siendo un proyecto ganador en el ACM SIGGRAPH del 2007 ACM SIGHGRAPH.

Dos ejemplos de puntos de vista de la renderización de 360° de una imagen

PREGUNTA

Cual de estos sistemas actuales tendría una aplicación directa considerando

¿costos vs resultados?

Sistema de Teleconferencia con Video en 3 dimensiones

Este sistema escanea la cara del emisor en 3D a 30Hz y la transmite en tiempo real a un sub-sistema a visualización auto-estereoscópica horizontal-paralela en 3D, mostrando un poco más de 180° del rostro del emisor para los receptores u observadores y tratando de mantener el contacto visual, definido en el escenario de comunicación ideal para un (emisor) a muchos (receptor).

Arquitectura

Escáner 3D en tiempo real Visualización auto-estereoscópica 3D Alimentación de video en 2D Proyección de vértices para visualización 3D Localización de rostros

Escáner 3D en tiempo real

La cara del emisor es escaneado a 30 Hz usando una estructura de escáner de luz basado en una fase de técnica envolvente.

El sistema usa una investigación punto gris monocromático de las cámaras para capturar cuadros a 120Hz y una escala del video del proyector a 120 Hz por cuadro, en donde la técnica de calibración.

Visualización auto-estereoscópica 3D

Un proyector con motor de luz multi-uso (MULE) monocromática de alta velocidad de los laboratorios de Fakespace, proyecta 1 bit (negro o blanco) por cuadro a 4.320 cuadros por segundos usando un codificador especial de señal de video DVI.

La proyección de la visualización tiene 73 vistas únicas de cada cuadro a 180° de campo visual y un ángulo de vista de separación de 2.5°.

Proyección de vértices para visualización 3D

Vista del reflejo sobre la superficie anisotrópica de un proyector.

Luz divergente sobre una superficie (a)plana, (b)concava que permite reflejar de multiples vistas a varios receptores.

Localización de rostros

(a) Caras localizada en el video fuente de 2d. (b) La cara es renderizada con aprodiada altura y

distancia acorde a la ubicación del receptor más cercano, dando una correcta perspectiva vertical.

Video Demostrativo

IBM & el Futuro

Conclusiones

Este estudio indica que actualmente solo existe dos tecnologías completamente basado en el concepto de holografía, desarrolladas en el MIT y Instituto Nacional de Ciencias Avanzadas Industriales de Japón.

El sistema 3D de Teleconferencia explicado en el trabajo, puede ser aplicado con relativa facilidad en nuevos entornos.

El sistema de Teleconferencia de este estudio permite transmitir la cara de un emisor a una audiencia (receptores), manteniendo señales de la mirada, atención y contacto visual.

Conclusiones

Se aplicó un modelo matemático sobre la proyección de 3D, que mejora el enfoque del rostro.

Se localiza la posición de las caras de los receptores para renderizar de forma personalizada para cada receptor y así mantener el contacto visual.

Se ha determinado interés por parte del mercado para realizar mayores estudios sobre este tema, dentro de los próximos 5 años.

Diego Alejandro Carrera Gallegodiegocarrera2000@gmail.com

Referencias

1. wikipedia. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.] http://es.wikipedia.org/wiki/Holografía. 2. Vizzio. vizzo. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.] http://www.vizoo.com/. 3. Vizzio, Youtube. Youtube. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.]

http://www.youtube.com/watch?v=-k5nt541SE0&feature=player_embedded. 4. Dreamoc. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.] http://dreamoc.eu/#/dreamoc/. 5. Technology, IO2. Helio Display. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.]

http://www.io2technology.com/. 6. Tokyo, Universidad de. Youtube. Youtube. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.]

http://www.youtube.com/watch?v=cL_0yBmWEEw&feature=player_embedded. 7. Tachilab. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.]

http://tachilab.org/modules/projects/twister.html. 8. Jeremy, Ress. nzherald. [En línea] 07 de 11 de 2008. [Citado el: 21 de 12 de 2010.]

//www.nzherald.co.nz/television/news/article.cfm?c_id=339&objectid=10541732. 9. Japón, Nacional de Ciencias Avanzadas Industriales de. Elmundo.es. [En línea] 2006.

[Citado el: 21 de 12 de 2010.] http://www.elmundo.es/ariadna/2006/269/1140805491.html. 10. Tachilab. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.] http://tachilab.org/. 11. The future of things. [En línea] 12 de 11 de 2007. [Citado el: 21 de 12 de 2010.]

http://thefutureofthings.com/news/1045/not-only-on-tv-holographic-video.html.

Referencias

12. Media Lab. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.] http://www.media.mit.edu/spi/. 13. Progress in holographic video displays based on guided-wave. Quinn Y. J. Smithwick,

Daniel E. Smalley, V. Michael Bove, Jr., and James Barabas. USA 02142-1308 : s.n., 2007. 14. ICT, Universdad California del Sur. [En línea] [Citado el: 21 de 12 de 2010.]

http://gl.ict.usc.edu/. 15. Rendering for an Interactive 360° Light Field Display. Andrew Jones, Ian McDowall, Hideshi

Yamada, Mark Bolas, Paul Debevec. s.l. : ACM, 2007. 16. Youtube. IBM Next 5 in 5, 2010. [En línea] 06 de 12 de 2010. [Citado el: 21 de 12 de 2010.]

http://www.youtube.com/watch?v=anKiEoxkpxM. 17. Achieving Eye Contact in a One-to-Many 3D Video Teleconferencing System. Andrew Jones,

Magnus Lang, Graham Fyffe, Xueming Yu, Jay Bush, Ian McDowall, Mark Bolas, Paul Debevec. 2009 : s.n.

18. High-resolution, real time three-dimensional shape measurement. Zhang, S. and Huang, P. 11, 1330-1334, s.l. : IEEE Trnas. Pattern. Anal. Mach. Intell., Vol. 22.