Este serão os tópicos abordados nesta apresentação. Primeiramente abordaremos a história da holografia.depois falaremos sobre os conceitos básicos da

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2 Este serão os tópicos abordados nesta apresentação. Primeiramente abordaremos a história da holografia.depois falaremos sobre os conceitos básicos da holografia onde serão abordados procedimentos experimentais e teóricos relacionados ao tema. Em seguida abordaremos as diferentes técnicas de captura e reconstrução holográfica existentes. Apresentaremos o Holografic Versatile Disc (HDV) como uma aplicação direta dos conceitos abordados na apresentação. Após isto, faremos algumas observações à respeito do que é erroneamente chamado de holografia, mostrando exemplos como o Musion Eyeliner. Finalmente, explicaremos um pouco sobre Visão 3D. 2

3 Em 1947, o físico Dennis Gabor desenvolveu uma técnica com o objetivo de melhorar a resolução de imagens geradas por microscopia eletrônica. Sua idéia era registrar uma imagem, ainda que imperfeita, contendo toda a informação luminosa do objeto observado, e reconstruí la por meios óticos. Em 1962, apareceram os primeiros lasers de uso prático e a técnica de Holografia de Reflexão com luz Branca. Em 1968, foi desenvolvida a holografia de transmissão com luz branca. Em 1972, foram criadas as primeiras imagens holográficas que pareciam estar em movimento. Nada mais eram que frames seqüenciais de filmagens em duas dimensões de um objeto em rotação (perspectiva) gravadas em um filme holográfico. Quando vistas, as imagens são interpretadas pelo cérebro como tridimendionais. 3

4 Para a execução de um holograma de um objeto tridimensional em qualquer uma das técnicas que serão descritas a seguir, são necessários: um laser HeNe com, no mínimo, 5 mw (quanto maior a potência, menor o tempo requerido para a exposição, minimizando o risco de ocorrerem instabilidades mecânicas durante a exposição); uma bancada ótica absolutamente estável e à prova de vibrações (se a montagem ótica vibrar o equivalente a meio comprimento de onda da luz utilizada (633 nm para o laser vermelho de HeNe), o holograma não é formado); um ambiente escuro ou iluminado por luz de segurança (complementar à cor do laser. No caso a luz deve ser verde pois o laser HeNe é vermelho) de baixa potência (15 W); elementos óticos diversos (espelhos, filtros espaciais, divisores de feixe, lentes, suportes, etc.); 4

5 A montagem holográfica tradicional, consiste de uma fonte de luz coerente e monocromática (hoje utilizamos o laser), que é dividido em dois percursos. Um deles ilumina diretamente o objeto a ser holografado, enquanto o outro ilumina o filme holográfico, servindo de referência. No plano do filme, ocorrem interferências destrutivas e construtivas entre o feixe de referência e o feixe refletido pelo objeto, que são registradas na forma de franjas microscópicas claras e escuras. Estas franjas contém a totalidade da informação da frente de ondas luminosas refletida pelo objeto, inclusive sua fase. Na fotografia, a luz ilumina somente o objeto, que produz ondas refletidas (feixe objeto) que são capturadas por lentes. Se houver um filme fotográfico posicionado em cima da distância focal das lentes,a intensidade da luz será gravada perdendo se toda a informação de fase. 5

6 Quando o filme holográfico revelado é iluminado pelo mesmo ângulo em que foi atingido pelo feixe de referência no momento da exposição, e com o mesmo tipo de fonte de luz, o feixe objeto é reconstruído mostrando toda a tridimensionalidade do objeto original, visível daquele ponto de vista. 6

7 Aqui são apresentados esquemas representativos das técnicas de captura e reconstrução holográfica. Junto as figuras que retratam as técnicas são apresentadas vantagens e desvantagens. As vantagens estão com marcação verde e as desvantagens com marcação em vermelho. 7

8 A Transmissão Simples foi a primeira montagem funcional para execução de um holograma. O objeto a ser holografado é colocado a uma pequena distância do filme e o conjunto é iluminado com um laser pelo mesmo lado do objeto. A luz refletida pelo objeto interfere com a porção da mesma que atinge diretamente o filme, criando o padrão de interferência que armazena ainformaçãoespacialdoobjeto. 8

9 Apesar de possuir melhor paralaxe, profundidade e resolução quando bem executados, os hologramas de transmissão de feixe simples não são visíveis com luz branca, apenas com luz do laser com o qual foi gerado. Para satisfazer essa exigência utilizasse o holograma de reflexão com feixe simples, também chamado holograma Denisyuk. A montagem é feita colocando se o objeto a ser holografado o mais próximo possível ao plano do filme, e iluminando o pelo lado oposto com um único feixe de laser. Quando o feixe atinge o filme, seu padrão serve como referência para a luz que será refletida pelo objeto ao atravessar o filme transparente, possibilitando a interferência entre os dois, que armazenará toda a informação necessária para sua reconstrução. 9

10 Montagens profissionais utilizam pelo menos dois feixes para construção do holograma. A Transmissão Dupla utiliza um divisor de feixe para se conseguir duas fontes de luz a partir de uma. Este procedimento é necessário, pois se utilizássemos efetivamente dois lasers, eles estariam certamente fora de fase um em relação ao outro, destruindo a composição ideal do sinal no filme. Após ser dividido, o feixe de referência é direcionado ao filme, e o feixe objeto é novamente dividido para se iluminar o objeto a ser holografado a partir de ambos os lados. Tanto o feixe objeto como o feixe referência chegam ao filme pelo mesmo lado. 10

11 Ela utiliza também dois divisores de feixe para se conseguir duas fontes de luz a partir de uma. Após ser dividido, o feixe de referência é direcionado ao filme, e o feixe objeto é novamente dividido para se iluminar o objeto a ser holografado por ambos os lados. Os feixes de referência e o feixe objeto chegam ao filme pelo lado oposto, configurando um holograma de reflexão. 11

12 Este tipo de holograma pode ser visto através de luz branca, criando um arco íris, imagem de sete cores que compõem a luz branca. São criados a partir de hologramas de transmissão e reflexão que são utilizados como objeto; Um outro holograma é criado através de uma abertura; A abertura limita a perspectiva da imagem evitando a paralaxe vertical. A qualidade obtida difundiu o uso da holografia. 12

13 Quando a luz atinge as cristas da superfície ela se quebra em um arco íris de cores brilhantes que exibem a imagem em 3D. 13

14 Holographic Versatile Disc ou HVD é a próxima tecnologia de discos ópticos, que promete suceder o Blu ray. As vantagens deste disco é a sua capacidade, incríveis 3.9 TB, que podem ser lidos a uma velocidade de 1 Gbps. Ultimamente, referente ao HD DVD, Blu ray, DVD, e ao CD, andamos tentando compactar memória com lasers menores, linhas de leitura em verticais, e também com camadas e duplas faces. A vantagem da Tecnologia Holográfica, é que ao contrário da mídias citadas anteriormente, que marcam cada ponto como um bit, é que ela pode marcar vários bits no mesmo ponto, através de "queima por ângulos". 14

15 O disco é composto por duas camadas, que são acessadas através de dois lasers, um verde azulado (532 nm) e outro vermelho (650 nm). A primeira camada, a acessada pelo laser verde, contêm a informação propriamente dita, já a segunda camada contém um índice dos ficheiros (ou dos seus segmentos) e a sua posição na camada de dados, o que permite poupar espaço e têm um ganho bastante significativo na velocidade de leitura. 15

16 O processo de escrita de informações em um HVD se inicia com a codificação da informação em dados binários a serem armazenados no modulador espacial de luz (SLM). Estes dados são transformados em uns e zeros representados como áreas opacas ou translúcidas em uma "página": esta página é a imagem que o feixe de informação irá atravessar. Depois que a página de dados é criada, a próxima etapa consiste em disparar um raio laser em um divisor de feixe para produzir dois feixes idênticos.umdosfeixesédirecionadoparaforadoslm:estefeixesetornaofeixedereferência.ooutrofeixeédirigidorumo ao SLM e se torna o feixe de informação. Quando o feixe de informação passa através do SLM, partes da luz são bloqueadas pelas áreas opacas da página e outras partes passam através das áreas translúcidas. Deste modo, o feixe de informação carrega a imagem assim que passa através do SLM. Quando o feixe de referência e o feixe de informação se unem novamente no mesmo eixo, criam um padrão de interferência luminosa: os dados da holografia. Este feixe de união carrega o padrão de interferência para o disco de fotopolímero e o armazena ali como um holograma. No sistema de leitura HVD, o laser projeta um feixe luminoso sobre o holograma: um raio de luz que é idêntico ao feixe de referência. O holograma refrata este feixe de acordo com o padrão específico de interferência luminosa que ele armazena. A luz resultante recria a imagem dos dados da página que estabeleceu o padrão de interferência luminosa em primeiro lugar. Quando este raio de luz, o feixe de reconstrução, se reflete no disco, ele viaja para o sensor CMOS. O sensor CMOS então reproduz os dados da página. 16

17 Ainda não foi descoberta uma forma de projeção de imagens no ar. Imagens de hologramas tridimensionais, projetadas no ar, como nos filmes de Star Wars são apenas ficção. 17

18 Algumas formas de projeção são erroneamente chamadas de holográficas por resultarem em imagens que aparentemente estão no ar (proteções sobre telas transparentes, películas de água, fumaça ou óleo). Na verdade o sentido da holografia é o da reconstrução e da integralidade da imagem e não de uma impressão visual fantasmagórica" 18

19 Esse sistema consiste em uma película invisível aos olhos humanos, especialmente desenvolvida para a projeção de imagens dos mais variados tamanhos, transmitidas por um projetor de alta definição (FULL HD); A imagem virtual aparece flutuando totalmente integrada ao espaço físico, sem que os espectadores vejam os elementos de projeção utilizados. Viabiliza a projeção de imagens 3d em movimento, podendo ser utilizado ao vivo. Um sistema parecido é utilizado a décadas nos radares de aviões de caça. Onde uma luz verde imprime em um vidro as informações. Com isso o piloto pode olhar o alvo através a mira. 19

20 Um ser com dois olhos enxerga duas imagens distintas, uma para cada olho. Essas imagens como possuem o mesmo foco, são distintas devido a distância entre os olhos. Percebemos isso ao utilizar apenas um dos olhos para focar um objeto, quando utilizamos o outro olho, percebemos o objeto deslocado. O cérebro utiliza essas diferenças nas imagens para compor uma imagem com profundidade. 20

21 A análise matemática dos vetores de posição é capaz de, computacionalmente, calcular a posição tridimensional de um ponto na imagem. Essa coordenada com três eixos é notória espacialmente, porém em uma imagem gravada ela é bidimensional, não exprime profundidade. Com câmeras calibradas podemos precisar as coordenadas de um objeto no espaço. E sabendo a real distância entre os focos, podemos recriar através de operações matemáticas a noção de profundidade que o cérebro é capaz de produzir. 21

22 As imagens mostram a visão de duas câmeras, esquerda e direita. É fácil perceber as diferenças entre as imagens. Com um objeto de dimensões conhecidas ao fundo é possível analisar as diferenças das imagens matematicamente devido a diferenças de posição dos pixels da imagem esquerda em relação a direita. 22

23 Para visualizar as duas imagens capturadas como sendo uma tridimensional, deve se polarizar as imagens diferentemente. Com um óculos onde cada lente é sensível a uma polarização, podemos visualizar a imagem com profundidade. 23

24 A imagem da bailarina é composta por duas imagens entrelaçadas. Utilizando óculos onde as lentes são compostas por filmes especiais, onde a esquerda rejeita as faixas ímpares e a direita as pares, podemos formar uma imagem em três dimensões no nosso cérebro. 24

25 Em fevereiro de 2008 a Sony apresentou na Baía de Tókio, no Japão, um holograma de 15 metros. Esse holograma mostrava o Monstro de Loch Ness (Lago Ness) em movimento sobre a água. Para realizar a esta demonstração, feixes de luz são refletidos em partículas suspensas. No caso da Sony, usou se vapor d água, porém também pode ser utilizado hélio. O grande problema desse tipo de holograma é a quantidade de energia necessária para criar a parede invisível onde refletir os feixes de luz. 25

26 Os dois primeiros vídeos são da Musion Eyeliner. O terceiro é uma sistema desenvolvido pela Cisco, utilizado em tele presença. Esse sistema é parecido ao Musion Eyeliner. No último link está uma pesquisa realizada na Universidade do Arizona, EUA, onde é mostrado uma técnica revolucionária para hologramas. A universidade possui diversas pesquisas avançadas na área de holografia, algumas ambiciosas que pretendem criar uma tevê holográfica. 26

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