Sebuah tim dari Universitas Tokyo memperkenalkan metode praktis dan hemat biaya untuk menghasilkan gambar holografik menggunakan ponsel pintar, yang bertujuan untuk menyederhanakan dan menyempurnakan tampilan 3D untuk realitas virtual dan augmented reality tanpa kelemahan sistem berbasis laser. (Konsep Artis).
Metode tampilan 3D penuh warna menunjukkan potensi untuk meningkatkan pengalaman augmented reality dan virtual reality.
Para ilmuwan telah menciptakan metode untuk menghasilkan gambar holografik 3D penuh warna menggunakan layar ponsel cerdas, bukan laser. Teknik inovatif ini, dengan kemajuan tambahan, memiliki potensi untuk tampilan augmented reality atau virtual reality.
Baik tampilan augmented reality maupun virtual reality digunakan untuk bermain game, pendidikan, atau aplikasi lainnya, menggabungkan tampilan 3D dapat menciptakan pengalaman pengguna yang lebih realistis dan interaktif.
“Meskipun teknik holografi dapat menciptakan representasi objek 3D yang tampak sangat nyata, pendekatan tradisional tidak praktis karena mengandalkan sumber laser,” kata ketua tim peneliti Ryoichi Horisaki, dari Universitas Tokyo di Jepang. “Laser memancarkan cahaya koheren yang mudah dikendalikan, namun membuat sistemnya rumit, mahal, dan berpotensi membahayakan mata.”
Dalam jurnal Optica Publishing Group Surat Optikpara peneliti menjelaskan metode baru mereka, yang didasarkan pada holografi yang dihasilkan komputer (CGH). Berkat algoritma baru yang mereka kembangkan, mereka hanya dapat menggunakan iPhone dan komponen optik yang disebut modulator cahaya spasial untuk mereproduksi gambar berwarna 3D yang terdiri dari dua lapisan holografik.
Para peneliti mengembangkan metode tampilan 3D penuh warna yang menggunakan layar ponsel cerdas, bukan laser, untuk membuat gambar holografik. Ditampilkan hasil eksperimen mereka, di mana transisi berkelanjutan dari lapisan pertama ke lapisan kedua dapat diamati. Kredit: Ryoichi Horisaki, Universitas Tokyo
“Kami percaya bahwa metode ini pada akhirnya dapat berguna untuk meminimalkan optik, mengurangi biaya, dan mengurangi potensi bahaya pada mata pada antarmuka visual dan aplikasi tampilan 3D di masa depan,” kata Otoya Shigematsu, penulis pertama makalah tersebut. “Lebih khusus lagi, ini berpotensi meningkatkan kinerja tampilan dekat mata, seperti yang digunakan pada headset realitas virtual kelas atas.”
Pendekatan yang lebih praktis
Meskipun CGH menggunakan algoritma untuk menghasilkan gambar, cahaya koheren dari laser biasanya diperlukan untuk menampilkan gambar holografik. Dalam penelitian sebelumnya, para peneliti menunjukkan bahwa cahaya tidak koheren spasial yang dipancarkan dari dioda pemancar cahaya (light-emitting diode) chip putih dapat digunakan untuk CGH. Namun, pengaturan ini memerlukan dua modulator cahaya spasial – perangkat yang mengontrol muka gelombang cahaya – yang tidak praktis karena biayanya.
Dalam studi baru ini, para peneliti mengembangkan metode CGH inkoheren yang lebih murah dan lebih praktis. “Pekerjaan ini selaras dengan fokus laboratorium kami pada pencitraan komputasi, sebuah bidang penelitian yang didedikasikan untuk inovasi sistem pencitraan optik dengan mengintegrasikan optik dengan ilmu informasi,” kata Horisaki. “Kami fokus pada meminimalkan komponen optik dan menghilangkan persyaratan yang tidak praktis dalam sistem optik konvensional.”
Penulis pertama Otoya Shigematsu ditampilkan di laboratorium dengan pengaturan eksperimen optik yang digunakan untuk karyanya. Kredit: Ryoichi Horisaki, Universitas Tokyo
Pendekatan baru ini meneruskan cahaya dari layar melalui modulator cahaya spasial, yang menyajikan beberapa lapisan gambar 3D penuh warna. Meskipun hal ini mungkin tampak sederhana, hal ini memerlukan pemodelan proses perambatan cahaya yang tidak koheren dari layar secara hati-hati dan kemudian menggunakan informasi ini untuk mengembangkan algoritme baru yang mengoordinasikan cahaya yang berasal dari layar perangkat dengan modulator cahaya spasial tunggal.
Gambar holografik dari smartphone
“Tampilan holografik yang menggunakan cahaya koherensi rendah dapat memungkinkan tampilan 3D yang realistis sekaligus berpotensi mengurangi biaya dan kompleksitas,” kata Shigematsu. “Meskipun beberapa kelompok, termasuk kelompok kami, telah mendemonstrasikan tampilan holografik menggunakan cahaya koherensi rendah, kami menerapkan konsep ini secara ekstrem dengan menggunakan tampilan ponsel pintar.”
Untuk mendemonstrasikan metode baru ini, para peneliti membuat reproduksi optik dua lapis dari gambar 3D penuh warna dengan menampilkan satu lapisan holografik pada layar iPhone 14 Pro dan lapisan kedua pada modulator cahaya spasial. Gambar yang dihasilkan berukuran beberapa milimeter di setiap sisinya.
Para peneliti kini berupaya meningkatkan teknologinya sehingga dapat menampilkan gambar 3D yang lebih besar dengan lebih banyak lapisan. Lapisan tambahan akan membuat gambar terlihat lebih realistis dengan meningkatkan resolusi spasial dan memungkinkan objek muncul pada kedalaman, atau jarak yang berbeda, dari pengamat.
Referensi: “Holografi yang dihasilkan komputer dengan tampilan biasa” oleh Ryoichi Horisaki, Otoya Shigematsu dan Makoto Naruse, 14 April 2024, Surat Optik.
DOI: doi:10.1364/OL.516005
