Cientistas da Cingapura criaram uma técnica que viabiliza tecnicamente a computação em alta velocidade de hologramas com percepção de profundidade realística. "A holografia 3D interativa e em tempo real, gerada por computador, será uma realidade no futuro próximo," dizem os pesquisadores.
3D de verdade
Apesar da explosão recente da popularidade das projeções 3D, tanto no cinema, quanto nas TVs domésticas, o funcionamento desses sistemas de imagens tridimensionais é baseado na estereoscopia. Isto significa que, por muito que a qualidade impressione, a percepção de profundidade dos sistemas estereoscópicos é limitada. Para criar imagens verdadeiramente 3D, a solução é a holografia. Além de realísticos, os hologramas dispensam o uso de óculos especiais.
Algoritmo para hologramas
Até agora, o uso de hologramas gerados online tem sido inviabilizado pelo seu elevado consumo de recursos computacionais. "A holografia computadorizada tem a capacidade para apresentar todos os traços de profundidade das cenas 3D e poderá ser aplicada não apenas para o entretenimento, mas também para a visualização científica e para as imagens médicas," explica o Dr. Yuechao Pan, do Instituto A*STAR.
Pan e seus colegas agora desenvolveram uma nova classe de algoritmos que acelera em várias ordens de grandeza o cálculo dos hologramas, permitindo que eles rodem até mesmo em um computador pessoal.
Renderização do holograma
A geração dos hologramas é intensiva em recursos computacionais porque exige o cálculo da propagação de um grande número de raios de luz. Para fazer isso de forma mais rápida, os algoritmos usam tabelas de consulta com valores pré-computados, que são utilizados muitas vezes durante a renderização do holograma. Isto evita que os cálculos tenham que ser repetidos inúmeras vezes.
O algoritmo desenvolvido por Pan e seus colegas simplifica os cálculos ao utilizar uma enorme tabela de consulta tridimensional. Eles projetaram o algoritmo para dividir esta tabela em duas tabelas bidimensionais com dois planos no espaço, um na direção x-z e outro na direção y-z. Depois de completar separadamente os cálculos computacionais para cada plano, os valores do plano x-z são integrados com os valores do plano y-z.
Placas gráficas
Em comparação com os algoritmos de cálculo de hologramas existentes até agora, esse processo reduz o volume de cálculos pela metade - e o tempo de processamento em mais de 100 vezes. Isto torna o programa eficiente o bastante para permitir que um computador pessoal comum gere hologramas realísticos.
Em vez de recair unicamente sobre o processador principal do computador, os cálculos são feitos em paralelo pelos processadores de três placas gráficas, que são mais eficientes na execução dos cálculos de renderização, que são a parte principal da construção do algoritmo.
Holografia por computador
O tempo de computação de um holograma, usando o novo algoritmo, é agora de menos de meio segundo - o que anteriormente levava aproximadamente 50 segundos. Isto coloca a computação de um holograma muito perto de uma operação em tempo real.
Segundo os pesquisadores, com novas otimizações que eles já estão desenvolvendo, assim como com o lançamento contínuo de placas gráficas mais rápidas, "a holografia 3D interativa e em tempo real, gerada por computador, será uma realidade no futuro próximo".
Referências:
Bibliografia: Fast CGH computation using S-LUT on GPU
Yuechao Pan, Xuewu Xu, Sanjeev Solanki, Xinan Liang, Ridwan Bin Adrian Tanjung, Chiwei Tan, Tow-Chong Chong
Optics Express
Vol.: 17, 21, pp. 18543-18555
DOI: 10.1364/OE.17.018543
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