Vidéo holographique pour votre maison

Dans une pièce sombre au bout du couloir du bureau de Michael Bove au Media Lab du MIT se trouve un appareil avec un écran blanc de la taille d'une boîte à bijoux de CD. Lorsque Bove s'assoit sur une chaise en face de la machine et actionne un interrupteur, l'image d'une cage thoracique humaine semble jaillir de quelques centimètres au-delà de l'écran. L'image est produite par le Mark II, un système de vidéo holographique vieux de 14 ans qui occupe la majeure partie de la pièce. Mais sa vivacité est l'une des inspirations du propre projet de Bove : apporter des écrans vidéo 3D aux marchés de consommation et médicaux.

Illuminer les images : Michael Bove tient un hologramme d'une tasse de thé.

Le nouveau système de Bove, appelé Mark III, devrait être achevé d'ici la fin de l'été. Il peut fonctionner sur un PC standard avec une carte graphique et sera suffisamment petit pour tenir sur un bureau. (En revanche, une version antérieure de Mark II nécessitait des racks entiers d'ordinateurs.) Bien que Bove n'ait pas encore de partenaires de fabrication, il prédit qu'un produit basé sur la conception de Mark III ne coûterait que quelques centaines de dollars à fabriquer et pourrait deviennent la norme dans les cabinets médicaux comme moyen de visualiser les images par résonance magnétique et les tomodensitométries en détail en 3D. Ce serait également dans la fourchette de prix des joueurs et des passionnés de technologie.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de juillet 2007

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Le développement de la vidéo holographique au MIT remonte à la fin des années 1980, lorsque les chercheurs ont mis au point Mark I, un système de preuve de concept avec un écran basse résolution. Mais Mark I et Mark II étaient destinés à ne jamais quitter le laboratoire. Ils étaient, dit Bove, bruyants, capricieux et une douleur générale dans le cou pour travailler avec. Et tandis que de nombreux chercheurs aux États-Unis, au Japon, en Corée et au Royaume-Uni ont investi du temps et de l'argent dans la vidéo holographique, personne n'a encore trouvé le moyen de créer un système compact, peu coûteux et facile à utiliser.

En 2004, Bove, qui est à la tête du Consumer Electronics Lab du MIT, a commencé à explorer la possibilité de rendre la vidéo holographique pratique pour les consommateurs. Grâce à des PC toujours plus puissants, de petits lasers ultra-lumineux et d'autres appareils optoélectroniques compacts, dit-il, un système convivial est désormais à portée de main. Et, dit-il, il y a de plus en plus d'informations 3D qui circulent et pourraient facilement être projetées holographiquement. De nombreux jeux vidéo, par exemple, sont désormais basés sur des modèles 3D sophistiqués du monde virtuel – des modèles qui doivent être aplatis pour les écrans 2D des PC ou des machines de jeux. De même, les données 3D dans les grands magasins d'images de résonance magnétique et de tomodensitométries des hôpitaux doivent être rendues sous forme de coupes transversales 2D afin que les médecins et les patients puissent les interpréter.

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• Regardez une démonstration de la configuration optique qui produit une vidéo 3D.

Les hologrammes vidéo du Media Lab semblent flotter au-dessus d'un morceau de verre dépoli. Un dispositif électronique derrière la vitre, appelé modulateur de lumière, reproduit des motifs d'interférence qui codent des informations sur l'objet photographié. La lumière laser frappant le modulateur se diffuse comme elle le ferait si elle se réfléchissait sur l'objet sous différents angles.

Une vidéo holographique commence par un modèle 3D calculé d'un objet ou d'une scène en mouvement. Ce modèle peut être considéré comme ayant beaucoup de points sur sa surface à différentes profondeurs qui changent avec le temps, dit Bove. Pour rendre ce modèle holographique, un ordinateur doit déterminer l'intensité de la lumière qui serait réfléchie de chaque point de l'objet jusqu'au point où se trouveront les yeux du spectateur. Vous devez créer un motif de diffraction qui reconstruit toutes les différentes intensités pour tous les différents angles, explique Bove. Il a découvert que les puces graphiques des PC d'aujourd'hui sont aptes à effectuer ce type de rendu 3D, à calculer les motifs de diffraction et à les combiner en une seule sortie vidéo.

Une fois le calcul terminé, la sortie est transmise au modulateur de lumière. L'introduction d'un nouveau modulateur, explique Bove, est la principale raison pour laquelle lui et son équipe ont pu réduire la configuration holographique. Le modulateur est un dispositif peu coûteux adapté d'une utilisation dans les télécommunications ; Daniel Smalley, un étudiant diplômé du laboratoire de Bove, a modifié ses composants, les optimisant pour convertir les signaux électriques en motifs holographiques. Les systèmes holographiques précédents utilisaient jusqu'à 18 modulateurs séparés qui étaient faits de matériaux coûteux et prenaient beaucoup de place. Le nouvel appareil, dit Bove, est environ la moitié de la taille d'un timbre-poste. Il est rapide et peut accueillir une grande quantité de données, permettant des hologrammes haute résolution.

Lorsque la lumière d'un laser ou d'un ensemble de lasers pénètre dans le modulateur, elle est convertie en une série de motifs de diffraction qui sont façonnés et focalisés par un certain nombre de lentilles et de miroirs avant d'atteindre l'écran. L'un des avantages du nouveau modulateur, explique Bove, est qu'il permet aux chercheurs d'éviter d'utiliser un miroir rotatif encombrant que les configurations précédentes nécessitaient pour empêcher une scène holographique de dériver horizontalement. Ce miroir était le fléau des deux premières générations d'affichage vidéo [holographique], dit-il. Maintenant qu'il a été éliminé, Quinn Smithwick, un post-doctorant du laboratoire, a compris comment raccourcir et plier le chemin optique du système afin que les composants nécessaires tiennent dans un espace d'environ un demi-mètre de long.

Actuellement, Mark III utilise un laser à gaz logé dans un tube d'un pied de long. Mais dans sa version finale, il utilisera un laser à semi-conducteur aussi petit qu'un timbre-poste. Bove dit que le système projettera une scène vidéo monochromatique, de la taille d'une photo instantanée, qui aura la résolution d'une image de télévision standard.

Conscients que ce type d'affichage ne suffirait pas dans les applications grand public, Bove et son équipe ont élaboré des plans pour la prochaine génération du système, Mark IV. Mark IV utilisera un ensemble de puissants lasers à semi-conducteurs rouges, bleus et verts pour projeter des vidéos en couleur sur un écran de la taille d'un écran d'ordinateur. Un prototype pourrait être prêt dans les prochaines années.

Le marché, bien sûr, dictera à quelle vitesse, voire jamais, la vidéo holographique se rendra dans les salons ou les cabinets de médecin. Si tout se passe bien, cependant, cela pourrait donner aux médecins une meilleure fenêtre sur le corps, permettre aux scientifiques de visualiser les données avec plus de précision et aider les joueurs à s'immerger plus profondément dans les mondes virtuels.

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