La holografía especular es una técnica para crear imágenes tridimensionales controlando el movimiento de los destellos especulares en una superficie bidimensional. La imagen está formada por muchas especularidades y tiene la apariencia de un punteado de superficie 3D formado por puntos de luz. A diferencia de los hologramas de frente de onda convencionales , los hologramas especulares no dependen de la óptica de ondas, medios fotográficos o láseres.
El principio de funcionamiento es puramente de óptica geométrica : una fuente de luz puntual produce un destello en una superficie especular curvada (brillante); este destello parece viajar por la superficie a medida que el ojo o la fuente de luz se mueven. Si ese movimiento es proyectivamente consistente con la disparidad binocular , el espectador percibirá, a través de la estereopsis , la ilusión de que el destello ocurre a una profundidad diferente a la de la superficie que lo produce. Un holograma especular contiene muchas de esas superficies curvas, todas incrustadas en una superficie de acogida. Cada uno produce un destello y el cerebro integra las muchas señales 3D para percibir una forma 3D.
Resumen e historia
La holografía especular se remonta a los intentos de Hans Weil en la década de 1930 y, por lo tanto, tiene una historia más larga que la holografía de frente de onda convencional . Se utiliza con mayor frecuencia en demostraciones de arte y óptica. Históricamente, no tuvo mucho éxito porque producía imágenes con una gran distorsión. No fue hasta 2008 que el artista Matthew Brand demostró la geometría correcta para imágenes sin distorsión . [ cita requerida ]
La primera concepción de la holografía especular parece ser una patente del Reino Unido de 1934 de Hans Weil. [1] La patente señaló que los rayones en una superficie brillante producen destellos que solo son visibles desde ciertos puntos de vista, dependiendo de la orientación del rayado; esta anisotropía podría explotarse para producir diferentes imágenes para diferentes espectadores. Weil apreció que esto podría usarse para producir imágenes en 3D, pero no está claro si sabía cómo hacerlo, especialmente considerando que las técnicas modernas son altamente computacionales. La patente en sí se limita a superficies reflectantes rectas, que no son suficientes para producir imágenes en 3D.
En la década de 1970, Gabriel Liebermann descubrió que un rasguño en forma de arco circular produce destellos cuyo movimiento es aproximadamente consistente con la disparidad binocular. Su obra de arte de 1980 World Brain [2] está hecha de arcos semicirculares mecanizados por CNC que producen un efecto holográfico. El fenómeno fue descubierto de forma independiente en la década de 1990 por William Beaty [3], quien popularizó un método para hacer hologramas dibujados a mano utilizando una brújula (dibujo) . [4] Esto se conoce como holografía desde cero.
Beaty estableció una conexión entre la holografía de scratch y la holografía de frente de onda convencional al señalar que un arco circular se aproxima a un holograma de arco iris de Benton ampliado de un solo punto. Esto explica por qué las imágenes de hologramas rayados están sujetas a distorsiones que distraen y colapso de la imagen de profundidad fuera de un campo de visión muy estrecho: los arcos circulares son una aproximación bastante pobre a las franjas del holograma del arco iris.
Beaty también señaló que el holograma arcoíris de un solo punto es una sección rectangular de parabólicos anidados. [5] Si uno viera esa geometría como una superficie reflectante 3D bajo luz colimada, se observaría un movimiento de destello que es consistente con el paralaje horizontal. Un ejemplo cotidiano es el espejo parabólico de Fresnel que se utiliza en muchas cocinas solares. En cocinas con patrones finos de Fresnel, la imagen holográfica de una barra de luz que varía en profundidad es evidente. [6]
En 2008, Brand demostró una forma de holografía especular sin distorsiones. En lugar de rayones, emplea espejos o refractores muy finos y doblemente curvados, cada uno de los cuales está diseñado computacionalmente para producir paralaje sin distorsiones en un amplio campo de visión. El método de Brand considera el haz de rayos de luz que deben entregarse al espectador cuando el espectador, la fuente de luz, el holograma y la imagen holográfica se mueven entre sí. Mediante la ley de reflexión o ley de Snell , esta determina un conjunto de ecuaciones diferenciales o integrales que relacionan la posición y la normal de cada punto en una superficie óptica. [7] Las ecuaciones especifican una foliación de posibles superficies ópticas; el holograma es una intersección de esta foliación y una capa delgada que se ajusta a la superficie del huésped. Las cocinas solares representan una de esas foliaciones; los hologramas rayados no lo hacen, de ahí su distorsión. Una propiedad interesante del enfoque de foliación es que produce soluciones para superficies holográficas no planas y para geometrías de visualización no convencionales. Brand ha exhibido hologramas con escenas en 3D, animación y un campo de visión ultra amplio. [8] [9] [10] Se puede ver una gran colección en el Museo de Matemáticas de Nueva York.
Referencias
- ^ Biografía de Hans Weil http://www.evolutionaere-zellen.org/html/weil/index.html
- ^ Cerebro mundial http://www.garfield.library.upenn.edu/art/isiart/holograms.html
- ^ http://amasci.com/amateur/hand1.html
- ^ http://amasci.com/amateur/holo1.html
- ^ ¿Son los scratchograms realmente hologramas? http://amasci.com/amateur/holo1.html
- ^ Imagen de la cocina solar http://ae-zone.org/wp-content/uploads/larryfresnelreflector_opt.jpg
- ^ Marca, M. (2011). "Holografía especular". Apl. Opt . 50 (25): 5042–5046. arXiv : 1101.0301 . Código bibliográfico : 2011ApOpt..50.5042B . doi : 10.1364 / AO.50.005042 . S2CID 16041212 .
- ^ Newton Open Studios 2009 http://www.newtonopenstudios.org
- ^ ArtPrize 2010 http://www.artprize.org
- ^ Sitio web de holografía especular http://www.zintaglio.com
enlaces externos
- Holografía Scratch
- Página de arte de holografía especular