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Olografia digitale: una realtà ai limiti della fantascienza

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L’olografia digitale è un metodo di registrazione delle informazioni in 3D tramite una telecamera digitale. Viene già largamente applicata, ma nei prossimi tempi, asseriscono gli scienziati, diventerà insostituibile in molti settori, dalla medicina all’astronomia. Sputniknews racconta del presente e del futuro dell’olografia digitale.

I principi fisici dell’olografia

L’olografia è una maniera di fissare le informazioni riguardanti un oggetto e di riprodurre la sua forma in tre dimensioni, grazie alla registrazione non soltanto dell’ampiezza della luce (come in fotografia), ma anche delle sue fasi.

La fissazione degli ologrammi avviene grazie alla registrazione dell’ampiezza totale di due fasci di luce: quello dell’oggetto (riflesso dall’oggetto o che passa attraverso di esso) e quello del supporto. Se i fasci sono coerenti, allora sul piano della loro sovrapposizione si forma un’immagine che viene registrata con dei fotosensori.

Un grande sviluppo dell’olografia digitale è iniziato recentemente con la comparsa di fotocamere digitali di qualità, ma intanto si è già verificata una schiera di ottimi risultati, ha spiegato il professore associato dell’Università nazionale di ricerca nucleare “MIFI” (NIJaU MIFI) Pavel Čerëmhin.

Le tendenze globali

L’olografia digitale permette di creare un rendering reale a tre dimensioni di oggetti e di situazioni, per la visione del quale non occorrono occhiali speciali o un particolare posizionamento di colui che guarda. Oggi si sta attivamente elaborando un visualizzatore 3D che consenta di visualizzare immagini di alta qualità. Gli scienziati dicono che fra breve le immagini olografiche a colori avranno una qualità della resa cromatica vicina a quella delle fotografie.

Buone prospettive ha anche la stampa olografica in 3D: l’immagine viene separata in diverse sezioni sulla proiezione, poi sotto la guida di un programma viene effettuata la stampa a strati di ciascuna proiezione.

Si lavora molto intensamente anche sui tipi di olografia digitale che vengono impiegati nelle ricerche scientifiche e in quelle applicate, come la microscopia olografica e l’interferometria olografica.

L’olografia digitale trova già vasta applicazione anche nei rendering relativi alla medicina e alla biologia, nei sistemi di cifratura, di trasmissione e di conservazione dei dati. Inoltre consente di aumentare il livello di protezione dei prodotti, delle valute e delle carte bancarie.

I successi della Russia

Al momento attuale, un’intera serie di università e di società sono impegnate nella ricerca nel settore dell’olografia.

Il NIJaU MIFI, per esempio, ha realizzato un sistema di registrazione dinamica, di trasmissione e di dimostrazione ottica di ologrammi in tempo reale avente una risoluzione di 2 milioni di pixel. Si tratta di un sistema che permette di riprodurre scene e oggetti registrati su una gamma sia ottica sia infrarossa.

Oggi, per trasmettere un video olografico è necessario un canale con una portata di non meno di un gigabit al secondo: perciò sono importantissime le tecnologie di trasformazione e di riduzione degli ologrammi digitali. Il NIJaU MIFI sta svolgendo un gran lavoro in questa direzione. A maggio 2019 è stato presentato proprio al NIJaU MIFI un metodo di compressione delle informazioni olografiche nell’ordine di centinaia di volte.

Un altro ambito rilevante è quello dell’aumento di qualità delle immagini ottiche di scene 3D con ologrammi registrati. L’Istituto di tecnologie laser e plasma (LaPlaz) del NIJaU MIFI sta sviluppando dei metodi per migliorare le immagini olografiche sia al computer che ottiche reali con l’utilizzo di modulatori di luce binari a microspecchi ad alta velocità e multigraduati a cristalli liquidi.

Microscopio elettronico - Sputnik Italia
Gli scienziati si avvicinano alla “nuova era” del microscopio superveloce
L’olografia è applicabile non solo per la conservazione, ma anche per la protezione delle informazioni. Gli scienziati del NIJaU MIFI stanno attualmente realizzando dei sistemi di cifratura dei dati che sfruttano un’immagine, fissata in un ologramma, che funge da chiave codificante.

Un altro importante ambito di ricerca è quello dell’identificazione degli oggetti. Oggigiorno in tali dispositivi vengono generalmente utilizzate soltanto le caratteristiche spaziali. Recentemente, presso il NIJaU MIFI è stato proposto un metodo per l’identificazione simultanea per forma e per spettro, da implementare ad esempio nei dispositivi di orientamento nel cosmo oppure per l’individuazione della specie biologica.

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