Ologrammi in diretta E' l'era della telepresenza

(4 novembre 2010)

Negli Stati Uniti sono stati creati dei video olografici in tempo reale. Grazie a una tecnologia si basa su polimeri con particolari proprietà ottiche. Si aprono le porte di un nuovo mondo a tre dimensioni. Con un ampio ventaglio di applicazioni.
Il robottino R2D2 richiamò l'attenzione di Luke Skywalker e Obi-wan Kenobi e fece partire il video-messaggio registrato dalla Principessa Leila per chiedere aiuto. Guerre stellari, anno 1977: fu questo l'esordio cinematografico dell'ologramma, ovvero la ricostruzione tridimensionale di un oggetto visibile a occhio nudo e dalle sembianze del tutto verosimili. A tradurre la fantascienza in realtà sono stati alcuni ricercatori della University of Arizona, che per la prima volta hanno creato un sistema olografico capace di trasmettere immagini in 3D in tempo (quasi) reale. La tecnologia apre le porte a un'esperienza completamente nuova di interazione a distanza: la videoconferenza olografica, versione hi-tech dell'appello di Leila. Per riuscire in questa scoperta, pubblicata sull'ultimo numero di Nature, il gruppo di ricerca guidato da Nasser Peyghambarian ha messo insieme le caratteristiche di un nuovo polimero che fa da schermo e un sistema di registrazione ed elaborazione delle immagini basato su ben 16 telecamere.

In cerca della dinamicità. La possibilità di generare attraverso il computer ologrammi di oggetti statici era già stata mostrata oltre quarant'anni fa, ma da allora nessuno era riuscito nel passaggio da immagini ferme a ricostruzioni dinamiche. La quantità di informazioni da gestire, infatti, era così grande da impedire una rappresentazione video in tempo reale. Dopo molti approcci, un primo passo in avanti era stato raggiunto dallo stesso gruppo di Peyghambarian nel 2008, grazie allo studio dei cristalli inorganici fotorefrattivi (capaci cioè di cambiare localmente la rifrazione luminosa se stimolati con un laser in modo da creare immagini realistiche). Allora i ricercatori avevano sviluppato uno schermo olografico monocromatico e in grado di aggiornare l'istantanea di un oggetto ogni quattro minuti: un risultato notevole, ma ancora lontano da una rappresentazione dinamica.

Lo schermo olografico. Ora il team di Scienze Ottiche dell'Università dell'Arizona ha sviluppato un apparecchio composto da un innovativo polimero fotorefrattivo capace di rappresentare video policromatici alla velocità di un fotogramma ogni due secondi: una prestazione che gli autori definiscono "quasi a tempo reale". Diversamente da un normale monitor, il polimero fotorefrattivo non è formato da pixel, bensì da "hogel" (elementi olografici, dall'inglese HOloGraphic ELement). "Questi elementi - spiegano i ricercatori - differiscono dai primi poiché contengono non solo informazioni punto per punto di luminosità e colore, ma anche i dati tridimensionali per ogni prospettiva dell'osservatore".

Gli hogel del monitor, dunque, vengono attivati grazie a impulsi laser della durata di sei miliardesimi di secondo e rimangono accesi per diversi minuti, a meno di un nuovo segnale laser: in questo modo lo schermo riesce a rappresentare sia oggetti in movimento, sia immagini statiche con una tridimensionalità pressoché reale. "Gli hogel permettono di avere una sensazione di completa parallasse", precisano gli autori. "Attraverso il nostro monitor è possibile osservare l'oggetto da diverse prospettive, avendo una sensazione molto più realistica rispetto a quella delle altre tecnologie tridimensionali".

La telepresenza in tre dimensioni. Oltre a sviluppare il monitor olografico, gli studiosi hanno dimostrato come la tecnologia non necessiti di incredibili processori e possa anzi essere facilmente implementata per trasmettere immagini 3D anche tra luoghi distanti, sfruttando una normale connessione a internet. "La grande novità del nostro sistema è di consentire la telepresenza olografica, ovvero la possibilità di registrare immagini tridimensionali che possano essere viste in ogni parte del mondo in tempo reale", spiega Peyghambarian. "Basta avere a un'estremità delle telecamere che registrano, una connessione con fibra ottica e uno dei nostri schermi dall'altra parte". Per dimostrare l'efficienza della telepresenza, i ricercatori hanno usato un sistema di registrazione basato su sedici telecamere, un computer da tavolo che processa le immagini e le trasmette via internet - sfruttando solo il dieci percento della banda disponibile - e il meccanismo di attivazione degli hogel sul monitor finale.

Un'esperienza tutta nuova. Gli scenari aperti da questa scoperta toccano diversi campi, tutti però accomunati da un unico punto: un'esperienza tridimensionale perfettamente reale. Come sottolineano gli autori, "lo strumento potrebbe rivelarsi molto utile per la telemedicina: i neurochirurghi, infatti, potrebbero operare al cervello avendo sotto gli occhi una chiara rappresentazione tridimensionale della situazione del paziente". Oltre alle applicazioni in campo medico, gli ologrammi "in diretta" fanno intuire forme di interazione completamente nuove, arricchite dalla loro somiglianza al reale: dalla semplice video-chiamata alla navigazione di mappe e cartine, le esperienze a distanza potrebbero presto acquisire quel senso di profondità che fa scattare la voglia di "allungare la mano". Allora sì che la fantascienza diventerà davvero pane quotidiano.
(04 novembre 2010)