Display
3D Volumetrici, immagini sospese nel vuoto.
Molto
spesso nei film o nei telefilm di fantascienza abbiamo avuto modo
di vedere all'opera immaginari dispositivi di visualizzazione
capaci di ricreare nello spazio un'immagine 3D "volumetrica",
una specie di ologramma, e magari proiettarla sul ponte di una
qualche astronave spaziale.
Non sempre la fantasia corre troppo lontana dalla realtà,
e come ci siamo ormai abituati a trattare in questa nostra rubrica,
spesso le tecnologie "da sogno" esistono ed il tutto
si riduce ad una mera questione di soldi. Vale a dire la tecnologia
c'e' ma la si può avere solo a caro prezzo, e questo vale
anche per i display volumetrici.
Infatti da molti anni gruppi di ricerca sparsi per il mondo
stanno studiando i modi più efficaci ed economici per realizzare
questi display 3D volumetrici. Il fine è quello
di visualizzare non una immagine piatta, frutto ad esempio di
una proiezione 3D su un piano, ma una immagine volumetrica osservabile
da più persone disposte intorno al dispositivo, come se
l'oggetto fosse un "fantasma" sospeso nell'aria.
Questo tipo di dispositivo rientra nella categoria dei
sistemi di visualizzazione 3D. Abbiamo avuto modo più volte
di analizzare dispositivi di questo tipo in questa rubrica come
ad esempio i caschetti per la realtà virtuale o
i display immersivi stereoscopici. Queste tipologie sfruttano
tipicamente i principi della visione stereoscopica per dare all'osservatore
l'illusione di essere dentro una realtà simulata, per fare
questo sono sempre necessari dispositivi per far giungere agli
occhi degli osservatori due immagini diverse.
I display volumetrici hanno invece una tridimensionalità
intrinseca e non richiedono dispositivi ottici per gli osservatori
permettendo a più persone di poter osservare la visualizzazione
senza stancare gli occhi. In pratica non sono gli osservatori
ad essere "immersi" in un universo fittizio ma sono
gli oggetti virtuali ad "affacciarsi" sul nostro mondo
tramite il dispositvo di visualizzazione.
Come funzionano
Illustriamo il generico principio di funzionamento tramite
un esempio: il display volumetrico di Actuality System.
Il dispositivo è costituito da una sfera trasparente di
10'' di diametro. Al suo interno è contenuto uno schermo
traslucido solidale con un sistema di proiezione. L'intero gruppo
schermo-proiettore viene fatto ruotare ad elevata velocità
(730 giri al minuto, quindi approssimativamente oltre 12,5 giri
al secondo). Il sistema di proiezione proietta sullo schermo una
immagine per ogni grado di rotazione. Ogni singola immagine rappresenta
la ricostruzione 3D tramite Voxel (volumi) della specifica sezione
dell'oggetto rappresentato. Per ricostruire l'intero oggetto è
sufficiente una rotazione di 180° quindi l'intero oggetto
viene ricostruito 25 volte il secondo creando l'illusione che
sia consistente e sospeso dentro la sfera.
Come
potete vedere il principio di base è semplice, quasi banale,
ma in realtà i problemi di gestione pratica sono enormi.
E' necessario avere sistemi di proiezione velocissimi, moltissima
memoria e gruppi ottici di qualità. Sempre nel sistema
di Actuality System vengono visualizzate 198 fette (1.1 per grado
di rotazione) per 25Hz di refresh complessivo, ciò necessita
di un sistema di proiezione di ben 5000Hz, ossia capace di proiettare
in rapida successione 5000 diverse immagini in un secondo. Il
sistema risultate permette la gestione di solidi da oltre 100
milioni di voxel.
Per realizzare cìò è necessario scendere
a patti con il fattore "qualità delle singole immagini",
per cui questo dispositivo permette di usare solo 8 colori alla
risoluzione di 768 x 768 punti. Con immagini a risoluzione più
bassa si può salire a centinaia di colori.
Del resto anche la memoria non è un fattore da trascurare:
3bit x 768 x 768 = 220KByte è la dimensione della singola
"fetta": 220KB x 198 = 43MB è la dimensione della
singola immagine volumetrica. Con queste cifre è ovvio
come creare una animazione non sia poi così semplice a
meno di non generarla al volo (es: accelerazione Hardware 3D).
Applicazioni
Le
tipiche applicazioni per un display di questo tipo sono l'analisi
di sistemi molecolari complessi e della loro interazione, simulazioni
di processi biochimici o fisici, analisi di dati biomedicali come
quelli risultanti da una TAC (tomografia assiale computerizzata)
o da una RMN (risonanza magnetica nucleare).
Nell'immagine
qui sopra potete vedere la ricostruzione di una parte del DNA
umano mentre nelle immagini qui sotto è possibile vedere
la simulazione della nube elettronica in una molecola di glucosio
e l'immagine di una risonanza magnetica.
CONCLUSIONI
I display volumetrici non hanno attualmente grossa diffusione
a causa ovviamente dell'elevato costo. Il sistema visto prima
costa infatti qualcosa come 45.000$ che salgono a circa 50.000$
se mettiamo in conto anche il kit di sviluppo del software. Tuttavia
con il naturale evolversi delle tecnologie elettroniche questi
dispositivi diventeranno sempre più a buon mercato e potranno
ritagliarsi sicuramente interessanti nicchie di mercato.
Alla prossima
puntata,
Stay on charge, Lithium.it !
