Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University desenvolveram uma nova maneira de calcular hologramas simples para heads-up displays (HUDs) e near-eye displays (NEDs). O método é até 56 vezes mais rápido do que os algoritmos convencionais e não requer unidades de processamento gráfico (GPUs) que consomem muita energia, em vez de rodar em núcleos de computação normais de PC. Isso abre o caminho para o desenvolvimento de compactos, dispositivos de realidade aumentada com baixo consumo de energia, incluindo navegação 3-D nos pára-brisas e óculos do carro.

O termo holograma ainda pode ter um toque de ficção científica, mas holografia, a ciência de fazer registros 3-D de luz, é usado em todos os lugares, da microscopia, prevenção de fraudes em notas para armazenamento de dados de última geração. Em todos os lugares, isso é, exceto por sua aplicação potencial mais óbvia:monitores verdadeiramente 3-D. A implantação de visores 3-D que não requerem óculos especiais ainda não se espalhou. Avanços recentes incluem tecnologias de realidade virtual (VR), mas a grande maioria confia em truques ópticos que convencem o olho humano a ver as coisas em 3-D. Isso nem sempre é viável e limita seu escopo.

Uma das razões é que gerar um holograma de objetos 3-D arbitrários é um exercício computacionalmente pesado. Isso faz com que cada cálculo seja lento e consuma muita energia, uma limitação séria quando você deseja exibir grandes imagens 3-D que mudam em tempo real. A grande maioria requer hardware especializado, como GPUs, os chips consumidores de energia que impulsionam os jogos modernos. Isso limita severamente onde os monitores 3-D podem ser implantados.

Assim, uma equipe liderada pelo professor assistente Takashi Nishitsuji analisou como os hologramas eram calculados. Eles perceberam que nem todos os aplicativos precisavam de uma renderização completa de polígonos 3-D. Ao focar exclusivamente em desenhar a borda em torno de objetos 3-D, eles conseguiram reduzir significativamente a carga computacional de cálculos de holograma. Em particular, eles poderiam evitar o uso de transformações rápidas de Fourier (FFTs), as rotinas matemáticas intensivas alimentando hologramas com polígonos completos.

A equipe combinou dados de simulação com experimentos reais exibindo seus hologramas em um modulador de luz espacial (SLM) e iluminando-os com luz laser para produzir uma imagem 3D real. Em alta resolução, eles descobriram que seu método podia calcular hologramas até 56 vezes mais rápido, e que as imagens se comparam favoravelmente àquelas feitas com uso mais lento, métodos convencionais. Mais importante, a equipe usou apenas um núcleo de computação de PC normal, sem unidade de processamento gráfico independente, tornando todo o processo significativamente menos faminto por recursos.

Cálculos mais rápidos em núcleos mais simples significam mais leves, dispositivos mais compactos e eficientes em termos de energia que podem ser usados ​​em uma ampla gama de configurações. A equipe está buscando o desenvolvimento de heads-up displays (HUDs) em pára-brisas de carros para navegação, e até mesmo óculos de realidade aumentada para transmitir instruções sobre procedimentos técnicos práticos, ambas as perspectivas empolgantes para um futuro próximo.