Un sistema de proyección dinámico que permanece siempre enfocado incluso sobre pantallas en movimiento
En la edición de este año de la conferencia Siggraph 2020, dedicada a los avances en computación gráfica, un equipo del Laboratorio Ishikawa de la Universidad de Tokio y del Laboratorio Wang de China presentaron un sistema de lentes «líquidas». Este invento confiere a los aparatos proyectores de imágenes una interesante propiedad: permanecer siempre enfocados aunque la pantalla de proyección se esté moviendo, alejándose o acercándose.
El vídeo de demostración puede verse cómo funciona en la práctica. Todo se basa en tres componentes: un proyector de alta velocidad, una lente «líquida» cuya geometría puede variar también a alta velocidad para cambiar el foco y una cámara de captura de imágenes de alta velocidad ayudada por un espejo, que calcula la distancia y posición de la superficie sobre la que se está proyectando la imagen.
Como puede imaginarse, la clave es el término que comparten todos estos componentes: alta velocidad. Los sistemas de autofoco de las cámaras de fotografías y de vídeo son efectivos, pero demasiado lentos para este uso. Esta nueva técnica permite en la práctica mapear la proyección sobre una pantalla plana o cualquier otro objeto mientras se mueve, pero no solo en 2D (a la misma distancia), sino incluso variando la distancia según la profundidad de campo, entre 0,5 y 2 metros. En la demostración se pueden comparar dos proyecciones simultáneas y observar la clara diferencia cuando la pantalla va y viene. La clave es que el feedback que recibe la cámara conectada al espejo se calcula y retransmite cientos de veces por segundo y el enfoque puede variar al mismo ritmo.
Lo que denominan «lentes líquidas» son en realidad un conjunto de varias lentes sólidas de 50, 60 y 100 mm y una lente variable rellena de líquido. Hay un sensor de profundidad que mueve el motor que actúa sobre la lente líquida, proporcionando de ese modo una distancia focal que depende de los cálculos instantáneos en función de la distancia exacta. Aunque el invento es todavía un prototipo el resultado es bastante claro y además de corregir la profundidad es capaz también de realizar el seguimiento de la posición de la pantalla, haciendo girar los objetos proyectados si es necesario.
Otra curiosa aplicación de este invento es aprovechar el sensor de profundidad para calcular la distancia exacta y entonces cambiar la imagen que se está proyectando, en una especie de capas o «finas lonchas» similares a las de los escáneres médicos 3D. Una distancia de 1 metro se puede de este modo dividir en más de 100 capas de aproximadamente 1 cm, lo que permite cambiar la imagen proyectada con precisión a medida que la superficie de proyección de la pantalla va y viene. Puede ser una gran ayuda para visualizar objetos complejos en 3D, no sólo escáneres médicos como en el ejemplo del vídeo, sino otro tipo de estructuras 3D y modelos.
Tal y como dicen sus inventores, esto no es más que una demostración de la tecnología esencial que permitirá crear todo tipo de aplicaciones de mapeado y proyección dinámicas, que pueden ir desde los sistemas HUD a las imágenes que vemos proyectadas sobre los parabrisas de algunos vehículos. Todo con un realismo y calidad superior cuando las imágenes están perfectamente enfocadas.
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