O futuro da exibição 3D e o surgimento da televisão holográfica

Magnitude aproximada da taxa de bits de vários dispositivos de telecomunicações de acordo com o ano de introdução. A começar pelo telégrafo óptico (ou semáforo de Chappe) apresentado a Napoleão Bonaparte em 1798, com taxa de transmissão típica de aproximadamente 2 a 3 símbolos (196 tipos diferentes) por minuto, ou 0,4 b/s. Seguido pelo telégrafo elétrico, popularizado no início da década de 1840 pelo código de Samuel Morse, alcançando uma taxa de aproximadamente 100 b/s. O telefone de Graham Bell foi introduzido em 1876 e suportava transmissão de frequência de voz de até 64 kb/s. A primeira televisão eletrônica em preto e branco NTSC, disponível na década de 1940, tinha 525 linhas entrelaçadas e exibia imagens a uma taxa de 29,97 quadros por segundo a uma taxa de bits de 26 Mb/s7. O formato NTSC colorido foi introduzido 10 anos depois e triplicou a largura de banda em preto e branco para acomodar os canais vermelho, verde e azul. Mais recentemente, o formato de vídeo digital facilita o estabelecimento da taxa de bits com base na contagem de pixels (excluindo compactação) com HDTV 720p@1,33 Gb/s em 1990, ultra-HDTV 2160p(4K)@12,7 Gb/s em 2010 e atualmente 4320p(8K)@47,8 Gb/s. Espera-se que os displays 3D holográficos tenham uma taxa de dados de 3 × 1015 b/s, e por extrapolação da tecnologia anterior está previsto para surgir comercialmente em 2100. Crédito: por Pierre-Alexandre Blanche 8 Gb/s. Espera-se que os displays 3D holográficos tenham uma taxa de dados de 3 × 1015 b/s, e por extrapolação da tecnologia anterior está previsto para surgir comercialmente em 2100. Crédito: por Pierre-Alexandre Blanche 8 Gb/s. Espera-se que os displays 3D holográficos tenham uma taxa de dados de 3 × 1015 b/s, e por extrapolação da tecnologia anterior está previsto para surgir comercialmente em 2100. Crédito: por Pierre-Alexandre Blanche

Os pioneiros da holografia (Gabor, Leith, Upatnieks e Denisyuk) previram muito cedo que a exibição 3D definitiva seria baseada nessa técnica. Essa convicção estava enraizada no fato de que a holografia é a única abordagem que pode renderizar todas as pistas ópticas interpretadas pelo sistema visual humano. As telas 3D holográficas têm sido um sonho perseguido por muitos anos, enfrentando desafios em todas as frentes: computação, transmissão e renderização. Com números como 6,6 × 10 ¹⁵ flops necessários para cálculos, taxas de dados de 3 × 1015 b/s e 1,6 × 10 ¹² pixels de fase, a tarefa tem sido assustadora.

Em um novo artigo de revisão publicado em Light: Science & Application , o Prof. Blanche da Universidade do Arizona está revisando as recentes conquistas feitas no campo da exibição holográfica em 3D ; especificamente, os novos desenvolvimentos em algoritmos de aprendizado de máquina e redes neurais que demonstram que os hologramas gerados por computador se aproximam do tempo real em processamento. Uma seção do artigo também discute o problema da transmissão de dados que pode ser resolvido usando algoritmos de compressão inteligentes e linhas de transmissão de fibra óptica. Finalmente, introduz o último obstáculo à exibição 3D holográfica, que é o hardware de renderização. No entanto, não há mais mistério. Com moduladores de luz espacial (SLMs) maiores e mais rápidos, os sistemas de projeção holográfica estão melhorando constantemente. A contagem de pixels em cristal líquido em silício (LCoS), bem como em monitores de fase de micro sistemas eletromecânicos (MEMS), está aumentando aos milhões, e novos arranjos de fases de circuitos integrados fotônicos estão alcançando um progresso real. É apenas uma questão de tempo para que esses sistemas saiam do laboratório e entrem no mundo do consumidor.

A holografia ainda é considerada a tecnologia definitiva que permitirá a renderização de todas as pistas ópticas necessárias para que o sistema visual humano veja imagens projetadas em 3D. Todas as outras tecnologias, como estereoscopia (automática), campo de luz ou exibições volumétricas, sofrem desvantagens que limitam a renderização 3D. No entanto, essas tecnologias provavelmente provarão ser trampolins que levam a um melhor conforto visual até que as exibições holográficas sejam alcançadas.

Algumas das portas que impediam que a televisão holográfica fosse possível há apenas alguns anos já foram destrancadas. A computação rápida de hologramas 3D para controlar adequadamente oclusões e paralaxe está agora ao alcance como uma solução para o problema de transmissão de dados. A arquitetura exata da rede (cliente espesso ou enxuto) não é clara, mas taxas de compressão mais altas e infraestruturas de telecomunicações cada vez mais rápidas que suportam as comunicações móveis da Internet tornam o streaming de dados para uma televisão holográfica viável, se ainda não acessível.

No entanto, alguns desafios ainda precisam ser resolvidos. Os dois principais obstáculos no momento em que este manuscrito foi escrito são a computação de hologramas 3D fotorrealistas em um tempo razoável e um dispositivo eletrônico adequado para a reprodução de grandes imagens 3D holográficas com alta resolução.

joao.marcelo@guiadocftv.com.br

GuiadoCFTV

Avalie esta notícia, mande seus comentários e sugestões. Encontrou alguma informação incorreta ou algum erro no texto?

Importante: ‘Todos os Conteúdos divulgados decorrem de informações provenientes das fontes aqui indicadas, jamais caberá ao Guia do CFTV qualquer responsabilidade pelo seu conteúdo, veracidade e exatidão. Tudo que é divulgado é de exclusiva responsabilidade do autor e ou fonte redatora.’

Quer enviar suas notícias? Envie um e-mail para noticias@guiadocftv.com.br