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El reto de hacer más real la experiencia holográfica

05/02/2024
Por: Carlos Olimpo Restrepo S. – Periodista

En el laboratorio del grupo Óptica y Fotónica, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UdeA, en el edificio de la Sede de Investigación Universitaria, se avanza en el desarrollo de una nueva tecnología para hacer más vívidas las experiencias de realidad virtual y aumentada por medio de la holografía, una investigación que va más allá del entretenimiento y las telecomunicaciones, y que obtuvo el reconocimiento Reto Global Óptica 2023.

El profesor e investigador Alejandro Vélez trabaja desde 2020 con el grupo Óptica y Fotónica en el desarrollo de un sistema para hacer más real la experiencia holográfica Foto: Dirección de Comunicaciones / Alejandra Uribe

La vista es fácil de engañar. Desde hace siglos brujos, magos e ilusionistas hacen trucos y la industria del entretenimiento también aprovecha para hacer creer que vemos algo que no existe en la realidad, como la tercera dimensión —3D— que se promociona para salas de espectáculos o en algunos televisores, o algo más realista, como los hologramas.  

Pero lo que se ve en estos sistemas no son más que imágenes planas, es decir en dos dimensiones, que al mostrar vistas ligeramente diferentes a cada ojo crean la ilusión óptica de que algo es tridimensional. A estas ilusiones se les llama hologramas, a veces, de manera errónea. 

«Este es el caso de los conciertos holográficos, en los que presentan cantantes que ya no viven, como Michael Jackson. Esto funciona porque quienes organizan el espectáculo pueden mantener al público en un lugar específico y de esa manera pueden tener el control sobre cómo cada una de las personas ve la escena, es una ilusión óptica», indicó Alejandro Vélez Zea, profesor del Instituto de Física de la Universidad de Antioquia. 

A diferencia de estas ilusiones, un holograma real es el registro completo de toda la información de una escena, y requiere sistemas ópticos difíciles de encontrar fuera de un laboratorio. Estos hologramas permiten reproducir una escena con todas las características reales de como las perciben nuestros ojos, incluido el 3D, agregó el científico. 

Vélez es doctor en física y trabaja desde 2020 en el grupo Óptica y Fotónica, adscrito a la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UdeA, donde lidera un proyecto para hacer más real y más verídica, la experiencia holográfica mediante un dispositivo diferente a los existentes y por el que recibió, este 10 de octubre, el reconocimiento Reto Global Óptica, de la Fundación Internacional Optica, gracias al cual recibirán fondos para continuar con esta iniciativa. 

«El reto es una convocatoria a científicos e investigadores jóvenes de todo el mundo que tengan menos de siete años desde su último título académico, en busca de que estas personas propongan soluciones novedosas a desafíos mundiales en tres áreas particulares: información, medicina y sostenibilidad. El reconocimiento se da a quienes propongan una iniciativa de investigación novedosa y de alto impacto», señaló Vélez. 

El científico recordó que las pantallas de televisores, computadores, dispositivos móviles como tabletas y celulares, los cascos de realidad virtual, que se usan para ver películas, leer o jugar, entre otros, funcionan con base en pixeles —el elemento más pequeño que compone una imagen digital— que se encienden y apagan para formar las imágenes fijas o en movimiento. Con estas se logra una apariencia de profundidad. 

«Existe otra tecnología para modular la luz: los dispositivos digitales de microespejos, que son sistemas de millones de espejos de tamaños de micras —una décima parte del tamaño de un cabello humano— capaces de rotar a altísimas velocidades y al hacer esto de forma ordenada se puede hacer que la luz tome una forma u otra», explicó el investigador. 

«Hemos desarrollado todos los algoritmos para tomar las escenas virtuales, convertirlas en escenas holográficas, proyectarlas en el sistema y ver cómo se superponen en el mundo real».  

Alejandro Vélez Zea, Grupo Óptica y Fotónica.  
 

El centro de la investigación 
 

La investigación se adelanta en escala grande, pero la idea es hacer, en el corto plazo, el prototipo de un dispositivo portátil. Foto: Dirección de Comunicaciones / Alejandra Uribe

Con base en esto, el grupo de Óptica y Fotónica realiza la investigación y los experimentos, con el fin de llegar, en un futuro cercano, a desarrollar un aparato portátil e individual de visualización holográfica real, no simulada, como sucede hasta hoy.  

«Existen hologramas reales, como los que hay en la cédula, en otros documentos, en algunos museos, que son placas de materiales fotosensibles que fueron expuestos a sistemas con  luz láser para registrar información completa de cómo se puede percibir el mundo tridimensional y por eso tienen la característica que, según el ángulo desde el que se mire, se ve una cosa u otra», recordó Alejandro Vélez Zea, quien agregó que también hay otros sistemas holográficos «basados en la tecnología que usamos en las pantallas de los celulares, con modificaciones para poder controlar la luz con mucha más precisión y por eso son mucho más costosos». 

Los investigadores se fijaron entonces en la tecnología de microespejos, que se usa para proyectar imágenes en los proyectores, entre otros equipos, por ser más económicos y brindar la posibilidad de usarse como moduladores de luz para las pantallas holográficas. 

«Ya tenemos pruebas de laboratorio, en el grupo hemos hecho varios prototipos no portátiles, de mesa de laboratorio, donde hemos logrado la proyección de realidad aumentada de objetos holográficos sobre escenas reales. La limitación es que estos dispositivos son extremadamente voluminosos, no están optimizados para un dispositivo portátil y con los recursos que vamos a obtener con este premio  —100 000 dólares— vamos a poder hacer el diseño para miniaturizar este sistema, hacerlo portátil y fabricar un prototipo destinado a un usuario final», afirmó el investigador. 

«El núcleo de la propuesta consiste en desarrollar un equipo que use estos dispositivos para poder lograr realidad aumentada holográfica a un costo mucho menor de lo que hay ahora. Para ello tenemos que implementar el sistema óptico, los algoritmos computacionales que nos permitan codificar las escenas para convertirlas en contenidos y hacer todas las optimizaciones necesarias para que puedan ser usadas por las personas», enfatizó. 

En palabras más sencillas, la meta es poder hacer un casco o unas gafas mediante las cuales se superponga la imagen holográfica, tridimensional realmente, trasmitida desde otro lugar, sobre la escena en la que se encuentra quien la recibe y que este también pueda enviar su imagen al emisor. Es decir, realidad aumentada que permite una telepresencia en tiempo real en diferentes partes del mundo y que sea compatible con la tecnología de telecomunicaciones existente. 

Sería algo similar a las videollamadas vía celular: el equipo de un usuario cuenta con pantalla y cámaras que captan la imagen que se desea —una persona, un objeto—, la cual se convierte en información que, a su vez, se transforma en una señal eléctrica que se envía a través de internet hasta llegar a otro usuario que cuenta con un dispositivo similar. 

«La diferencia es que en este sistema las cámaras deben tener capacidad de hacer un registro holográfico de información, un registro tridimensional de las escenas en las que se encuentran esos equipos y, en vez, de una pantalla convencional de pixeles, se tiene una pantalla holográfica que reproduce la información completa de la escena que capta la cámara», sostuvo el investigador Vélez Zea. 

El científico precisó que una persona totalmente ciega no puede disfrutar este desarrollo, pero gracias a que este sistema requiere de un control total de la luz, se puede calibrar cada pantalla holográfica para corregir las aberraciones del ojo, con el fin de entregar una imagen sin alteraciones a personas con algunos problemas visuales, como la miopía. 

Más allá de lo logrado hasta ahora y de lo que se proyecta en el mediano plazo, Alejandro Vélez Zea destacó que «esta investigación es completamente autóctona, financiada plenamente acá, y resultó ser algo lo suficientemente novedoso para resaltarlo, como lo hizo la Fundación Óptica, y apostar por ella. Esto habla muy bien de lo que se hace en la Universidad de Antioquia y de la capacidad de nuestros grupos de investigación para realizar estudios de alto impacto de forma autónoma». 

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