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Vidéo holographique pratique
La tyrannie des écrans d'ordinateur et de télévision en deux dimensions pourrait bientôt prendre fin. Une équipe de chercheurs du MIT a proposé un moyen de créer un système vidéo holographique qui fonctionne avec du matériel informatique pour les consommateurs, tels que des PC avec des cartes graphiques et des consoles de jeux. L'écran, selon les chercheurs, sera suffisamment petit pour être ajouté à un centre de divertissement, fournira une résolution aussi bonne qu'une télévision analogique standard et ne coûtera que quelques centaines de dollars.
Holographie pratique : Le modulateur convertit un signal vidéo (du câble noir en bas) en une vibration. Lorsque la lumière laser traverse le modulateur, les vibrations modifient la luminosité et la fréquence de la lumière. La lumière altérée est ensuite projetée sur un écran, et les intensités et fréquences variables créent un hologramme en trois dimensions.
Un affichage vidéo holographique pourrait fournir un autre moyen de visualiser des images médicales telles que des IRM et des tomodensitogrammes, ainsi que des ensembles de données et de conceptions complexes et multidimensionnelles pour les meubles et les voitures, dit V. Michael Bove Jr ., directeur du programme d'électronique grand public, CELab, au MIT. Et le système conviendrait naturellement à l'affichage de jeux vidéo et de mondes virtuels. La plupart des jeux ont maintenant des modèles tridimensionnels sophistiqués au cœur de leur logiciel, mais vous ne les voyez pas parce que [les images sont] rendues sous forme d'image bidimensionnelle, dit Bove.
Le nouveau système, appelé Mark III, est la troisième génération (après Mark I et Mark II) d'écrans vidéo holographiques conçus par le MIT et qui remontent à la fin des années 1980. Ces systèmes antérieurs étaient bruyants, capricieux, nécessitaient du matériel informatique spécialisé pour générer un signal vidéo et étaient généralement pénibles à utiliser, explique Bove. Il y a quelques années, il s'est demandé s'il pouvait transformer un système d'affichage holographique en laboratoire qui coûtait des dizaines de milliers de dollars en un produit de consommation abordable.
Ainsi, Bove et son équipe ont développé Mark III – qui devrait être achevé dans quelques mois – qui est basé sur les systèmes précédents mais présente trois différences majeures. Premièrement, explique Bove, le nouveau système traite les images tridimensionnelles sur un processeur graphique standard plutôt que sur du matériel spécialisé. Il s'avère, dit-il, que les cartes graphiques que l'on trouve dans les PC haut de gamme et les consoles de jeux conviennent bien au type de traitement d'image requis pour créer un hologramme. Deuxièmement, son équipe a repensé un gadget appelé modulateur acousto-optique, que l'on trouve couramment dans les systèmes de télécommunications, pour diriger la lumière des lasers pour former l'hologramme. Le nouveau modulateur a une bande passante plus élevée, ce qui permet d'obtenir un hologramme haute résolution, et est moins cher que ceux utilisés dans Mark II. Troisièmement, les chercheurs ont éliminé certains des composants optiques encombrants qui rendaient les Marks I et II aussi grands qu'une table de salle à manger.
Pour créer une vidéo holographique, dit Bove, un logiciel produit un modèle tridimensionnel en temps réel des objets d'une scène. Ainsi, pour une IRM d'un cœur battant, le logiciel utilise une collection de nombres qui décrivent la position de tous les points à la surface du cœur, dans les trois dimensions. Avec un tel modèle en place, le logiciel calcule comment les lasers doivent projeter la lumière pour créer un hologramme. Essentiellement, le logiciel crée un modèle à suivre pour les lasers qui se compose de la base de tous les hologrammes : un motif de diffraction, qui se produit lorsque les ondes lumineuses interfèrent les unes avec les autres.
Pour un hologramme composé d'une seule couleur, un seul motif de diffraction est calculé, dit Bove, mais pour créer une image en couleur, trois motifs différents doivent être créés, un pour chacune des couleurs primaires additives : rouge, bleu et vert. Le calcul consiste à restituer un modèle tridimensionnel, à générer les motifs de diffraction et à produire un signal vidéo, le tout pouvant être effectué à l'aide de matériel standard.
Ensuite, dit Bove, le signal vidéo holographique est envoyé dans un modulateur de lumière, qui se compose d'un guide d'ondes - fait d'un matériau appelé niobate de lithium - où se déplace la lumière, recouvert d'un matériau piézoélectrique qui convertit le signal vidéo en vibrations. Le signal vidéo modifie la forme du matériau piézoélectrique, ce qui modifie les propriétés de la lumière se déplaçant à travers le guide d'ondes. L'onde lumineuse émise est ainsi composée de diverses intensités et fréquences qui, lorsqu'elles sont projetées sur un morceau de verre brumeux, recréent une scène en trois dimensions. Étant donné que ce nouveau modulateur peut émettre de la lumière dans le sens vertical ainsi que dans le sens horizontal, il peut également aider à éliminer certains miroirs et lentilles qui rendaient les générations d'écrans précédentes encombrantes.
Alors que le projet est dans sa phase finale d'achèvement, il a le potentiel de contribuer à rendre la vidéo holographique plus accessible. Je suis fasciné par les possibilités que [les chercheurs] montrent, dit Harold Garner , professeur de biochimie et de médecine interne au Southwestern Medical Center de l'Université du Texas à Dallas. Garner a développé un système holographique pour examiner spécifiquement les images médicales telles que les IRM. J'attends vraiment avec impatience une véritable démonstration de l'appareil.
Bien que son expertise soit dans les images holographiques pour la médecine, Garner pense que les gens commenceront à exiger plus que des écrans haute définition de leurs téléviseurs et écrans d'ordinateur, et finiront par vouloir également des vidéos en trois dimensions. Ce n'est qu'une question de temps, dit-il. Mais ce qui le rend difficile, ajoute Garner, c'est que les consommateurs exigent des images plus grandes et plus lumineuses, et les chercheurs sont loin de fournir des hologrammes haute définition de 60 pouces. En raison des goûts des consommateurs, vous devrez peut-être choisir les applications commerciales pour cette technologie, explique Garner.
Bove et son équipe ont actuellement prévu une quatrième génération de système, qui sera capable d'afficher une image aussi grande qu'un écran de PC de bureau ; en revanche, les écrans du système actuel n'ont que la taille d'un Rubik's Cube. De plus, l'affichage actuel n'est capable que d'hologrammes monochromatiques, mais la quatrième génération aura une gamme complète de couleurs, dit Bove.