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2.1- Antecedentes
a) ¿Qué es la holografía?
Como afirma Gubern (1987): “el holograma es en realidad una escultura de luz, que por ser de luz está privada de tangibilidad, es decir, es ciega para el tacto. Y el contraste entre su realismo corpóreo y su intangibilidad refuerza para nosotros, educados en una cultura dominada por las imágenes planas, su efecto fantasmagórico”. Lo cierto es que el ser humano siempre ha mostrado interés por la representación en tres dimensiones, desde las representaciones más primitivas se ve una clara evolución que incorpora diferentes técnicas para producir la sensación de relieve y profundidad. Una de las técnicas para reproducir las tres dimensiones que proporcionan una sensación de realidad similar a la que percibimos con nuestros ojos cuando miramos a la realidad es el holograma.
La holografía consiste en una fotografía tridimensional ejecutada con un rayo láser a través de un objeto de forma que se proyecta un segundo rayo sobre el reflejo de luz del primero, permitiendo obtener imágenes ópticas tridimensionales (Técnica desarrollada por Dennis Gabor en 1948 [Collier, Burckhardt, et al., 1971]). Actualmente se está trabajando otras técnicas en el campo de la proyección holográfica, aunque éstas todavía requiere de muchas mejoras, ya que el procesamiento de imagen es costoso y complejo. De esta manera, la holografía trata de ser una fotografía pero que aporta una información más completa, al darnos datos tridimensionales sobre el objeto retratado. A medida que el espectador se mueva alrededor de la figura holográfica será capaz de percibir sus diferentes perspectivas, así como su profundidad.
La técnica “Fantasma Pepper” (Pepper ghost) fue aplicada a mediados del siglo XIX. Consiste en que el espectador está en la sala principal pero no puede ver que hay un habitáculo escondido bajo el escenario, en ese sitio es donde está localizado el actor, encima de él hay un vidrio o superficie reflectante que muestra la figura flotante y “fantasmal” del actor. Los prismas se basan también en la misma técnica del “Fantasma Pepper”, con la diferencia de que solo se coloca una superficie reflectora encima de un monitor o pantalla de manera que la imagen se ve en la superficie. El vídeo animado debe tener color de fondo negro para que la imagen se proyecte y aparezca flotando.
Una versión mejorada de la técnica del “Fantasma Pepper” con pirámide invertida es la que nosotros proponemos para su uso generalizado en la Enseñanza. Para observar correctamente el holograma será más adecuado hacerlo con escasez de luz, y precisamente por esta razón, podrá crearse la sensación de que el objeto está suspendido en el aire.
b) Proyectores holográficos
Existen muchas empresas que ofrecen diferentes dispositivos que generan imágenes holográficas que se pueden utilizar como monitores o algo parecido. Sus precios todavía son demasiado caros para que sean muy difundidos y utilizados en Educación. Por otro lado, en cuanto a cómo funcionan realmente estos aparatos es bastante difícil encontrar explicaciones detalladas, ya que nadie quiere que otro copie sus ideas, que son diferentes de una empresa a otra, y hay mucho por investigar y todos quieren ser los que puedan lanzar un producto interesante para el mercado.
Juan de Urruza (2008) menciona los siguientes dispositivos: Cheoptics 360, Heliodisplay, FogScreen y Musion Eyeliner. Una búsqueda por la red nos permite completar esta lista con el Mark II, Mark III, Interactive 360° Light Field Display, ventiladores holográficos
y el Voxon Photonics VX1. Otros dispositivos y técnicas podemos encontrarlos en el trabajo “Proyector de Imágenes virtuales en dos y tres dimensiones” de Josué Calderón (Calderón 2011).
Un breve recorrido por algunos de estos dispositivos nos permitirá tener una visión global sobre la holografía y su utilización:
Cheoptics 360
Desarrollado por Peter Simonsen en la empresa ViZoo a través del cual se pueden generar imágenes tridimensionales virtuales de objetos de la vida real o mostrar videos “colgando” en el aire. Se trata de un sistema piramidal invertido con cuatro proyectores que muestran imágenes en 2D, imágenes que luego el prisma reúne para formar una sola y única imagen en 3D. Es realmente tridimensional ya que podemos darle la vuelta y descubrir nuevos detalles. El sistema funciona sea cual sea la luz ambiental, tanto en interiores como en exteriores, y su uso es especialmente indicado para actuar de soporte publicitario. Aquí se trata de hologramas por reflexión, lo que brinda la sensación de que las imágenes están flotando en el aire, y es que realmente lo están haciendo.
El Cheoptics 360 puede ser de utilidad para la industria publicitaria, inclusive al aire libre, ya que funciona bajo malas condiciones de luz. Otro ámbito donde podría ser útil, es el diseño de productos, que se podrían modelar y desplegar una simulación exacta de cómo serían en realidad.
Heliodisplay
Funciona como una pantalla de aire, la maquina “modifica” el aire sobre el proyector, permitiéndole crear una imagen de diferentes tamaños en medio de la nada. No crea una imagen tridimensional, sino hace aparecer una imagen en 2D en el aire. Además se pueden adquirir versiones del producto donde las proyecciones son sensibles al tacto. Esto permite por ejemplo que se juegue una partida de ajedrez virtual, donde se mueven las figuras con las manos, aunque no existan. Funciona bien en lugares cerrados, sin demasiadas interferencias, y mientras más oscuras son las condiciones de luz, mejor se puede ver las imágenes recreadas. Se puede usar como monitor para ver películas o lo que se quiera.
Además con la tecnología sensible al tacto, se podrían diseñar programas para crear modelos, donde estos modelos se crean con las manos, pero sin utilizar realmente cualquier material para el modelado, solamente un modelo virtual, pero que es mucho mas entendible para una persona.
También se podría utilizar para fines educativos, como por ejemplo explicar principios físicos en el colegio, o cualquier elemento puede ser traído en un salón de clases sin traer realmente el objeto, y sin ocupar espacio, y se podrían hacer comparaciones rápidas entre objetos diferentes, cambios a estos objetos, o lo que se quisiera hacer con ellos.
FogScreen
Como lo dice su nombre es un aparato que crea como una pantalla de “humo” o “niebla” donde proyecta las imágenes. Es un sistema para proyectar que da la sensación que estas proyectando en la mitad de la nada. La “niebla” es hecha con agua y ondas ultrasónicas. Si pones tus manos en el flujo de la niebla, se siente seca y fría, y tus manos no se mojan. La pantalla puede ser translucida o completamente transparente. Funciona con cualquier proyector. Es más bien una alternativa para los proyectores normales, donde no se proyecta sobre nada físico, ni se tiene un monitor.
Musion Eyeliner
Es un sistema de proyección de vídeo holográfico a alta definición en 3 dimensiones que permite obtener resultados increíbles en tiempo real. Lo desarrolla la empresa Dimensional Studios. Siendo éste un sistema de proyección de vídeo de alta definición en 3d que permite generar imágenes holográficas en movimiento, consiguiendo resultados espectaculares.
La firma Obscura Digital utilizo para su Holograma 3D Multitouch al Musion Eyeliner, una innovadora interfaz multitactil que trabaja sobre un holograma virtual de la pantalla. Con esta interfaz se puede trabajar con imágenes, moviéndolas, girándolas y cambiando su tamaño con simples gestos en el aire.
Este sistema es ideal para crear un mundo virtual, que se fusiona con el mundo real a tal punto de poder interactuar con los objetos virtuales igual como con los reales. Funciona bien a gran escala y hasta ahora se
utilizó para eventos publicitarios y presentaciones. Sería útil para simulaciones a gran escala, con productos que son peligrosos o muy difíciles o costosos de probar.
Mark II
Es un proyecto de vídeo holográfico que se está desarrollando por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (M.I.T.) por un grupo de investigadores encabezado por el profesor S.Benton. El sistema se basa en el cálculo mediante ordenador de las franjas de interferencia que producirían imágenes sintéticas y construye las imágenes mediante una exploración conjunta de diversos haces láser, cuya amplitud se modula en concordancia con las franjas de interferencias del holograma calculado previamente.
Mark III
Mark III
El sistema denominado Mark III es una evolución de los dispositivos holográficos diseñados por el MIT durante la década de los 80. Los sistemas anteriores eran muy complejos y voluminosos; necesitaban hardware especializado para generar la señal de vídeo. El objetivo del proyecto es el de desarrollar un sistema de visualización holográfico de ámbito doméstico. Formará imágenes monocromáticas en 3D con unas dimensiones similares al cubo de Rubik. Para crear un vídeo holográfico se produce un modelo tridimensional en tiempo real de los objetos de dentro de una escena. A partir de este, se calcula el patrón de difracción necesario para formar la imagen. El procesado es muy complejo, pero se ha optimizado para trabajar con tarjetas gráficas domésticas. La señal de vídeo generada se envía a un modulador de luz que es, básicamente, una guía de ondas cubierta de un material piezoeléctrico que, según la señal recibida, se deforma más o menos. Al proyectarse sobre un cristal translúcido, las diferentes ondas interfieren generando una escena tridimensional. Este nuevo modulador permite emitir luz en vertical y en horizontal, evitando así el uso de muchas lentes y espejos.
Interactive 360° Light Field Display
Interactive 360° Light Field Display
Es un dispositivo de vídeo holográfico desarrollado en conjunto por Sony, Fake Space Lab y la Universidad del Sur de California, presentado en el SIGGRAPH 2007. El sistema consta de un videoproyector de alta velocidad, un espejo rotatorio cubierto por un difusor holográfico y un circuito semiconductor FPGA(Field Programmable Gate Array) que se encarga de descodificar la señal DVI. Se utiliza una tarjeta gráfica estándar que puede renderizar más de 5000 imágenes por segundo y proyectar vistas en 360 grados con una separación de 1,25 grados.
Ventiladores holográficos
En el caso de los ventiladores holográficos la imagen se crea a través de su tira LED RGB de gran potencia, en se engarza dentro del aspa. Al ejercer la rotación a gran velocidad, se mimetiza con los colores que emiten los LEDs del interior, reproduciendo el contenido de videos o imágenes que se le haya ordenado. El ventilador holográfico no emite luz en los lugares donde detecta el color negro. Con lo que al no emitir luz se consigue ver lo que ocurre a través del ventilador. Consiguiendo que la imagen creada con fondo negro, parezca flotar en la sala o lugar donde este instalado el ventilador. Esta tecnología 3D, ha sido concebida en gran medida para la publicidad y no para la educación, por lo que se utiliza en comercios,
negocios, tiendas, grandes superficies, centros comerciales, escaparates, oficinas, exposiciones, congresos, etc. por llamar la atención por su vistosidad y porque es un elemento inusual en el entorno diario. Actualmente existe una amplia gama de estos dispositivos en el mercado.
Voxon Photonics VX1
Es una pantalla de barrido de volumen. Las pantallas 3D volumétricas de superficie barrida (o "volumen barrido") se basan en la persistencia de la visión humana para fusionar una serie de cortes del objeto 3D en una sola imagen 3D. Se ha creado una variedad de pantallas de volumen barrido. La escena 3D se descompone computacionalmente en una serie de "cortes", que pueden ser rectangulares, en forma de disco o en sección transversal helicoidal, después de lo cual se proyectan sobre o desde una superficie de visualización en movimiento. La imagen en la superficie 2D (creada por proyección sobre la superficie, LED incrustados en la superficie u otras técnicas) cambia a medida que la superficie se mueve o gira. Debido a la persistencia de la visión, los humanos percibimos un volumen continuo de luz. La superficie de la pantalla puede ser reflectante, transmisiva o una combinación de ambas.
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