Holografia especular - Specular holography
Holografia especular é uma técnica para fazer imagens tridimensionais controlando o movimento de reflexos especulares em uma superfície bidimensional. A imagem é feita de muitas especularidades e tem a aparência de uma superfície 3D pontilhada feita de pontos de luz. Ao contrário dos hologramas de frente de onda convencionais , os hologramas especulares não dependem da ótica da onda, mídia fotográfica ou lasers.
O princípio de operação é puramente o da óptica geométrica : uma fonte de luz pontual produz um brilho em uma superfície especular curva (brilhante); esse brilho parece viajar na superfície conforme o olho ou a fonte de luz se movem. Se esse movimento for projetivamente consistente com a disparidade binocular , o observador perceberá - via estereopsia - a ilusão de que o brilho ocorre em uma profundidade diferente da superfície que o produz. Um holograma especular contém muitas dessas superfícies curvas, todas embutidas em uma superfície hospedeira. Cada um produz um brilho e o cérebro integra as muitas pistas 3D para perceber uma forma 3D.
Visão geral e história
A holografia especular remonta às tentativas de Hans Weil na década de 1930 e, portanto, tem uma história mais longa do que a holografia convencional de frente de onda . É usado com mais frequência em demonstrações de arte e óptica. Historicamente, não teve muito sucesso porque produzia imagens com grande distorção. Somente em 2008 a geometria correta para imagens sem distorção foi demonstrada pelo artista Matthew Brand .
A concepção mais antiga de holografia especular parece ser uma patente de 1934 no Reino Unido, de Hans Weil. A patente observou que arranhões em uma superfície brilhante produzem reflexos que são visíveis apenas em certos pontos de vista, dependendo da orientação do arranhão; esta anisotropia poderia ser explorada para produzir imagens diferentes para diferentes observadores. Weil apreciou que isso pudesse ser usado para produzir imagens 3D, mas não está claro se ele sabia como fazer isso, especialmente considerando que as técnicas modernas são altamente computacionais. A patente em si é limitada a superfícies reflexivas retas, que não são suficientes para produzir imagens 3D.
Na década de 1970, Gabriel Liebermann descobriu que um arranhão na forma de um arco circular produz reflexos cujo movimento é aproximadamente consistente com a disparidade binocular. Seu trabalho artístico de 1980, World Brain, é feito de arcos semicirculares usinados em CNC que produzem um efeito holográfico. O fenômeno foi descoberto de forma independente na década de 1990 por William Beaty, que popularizou um método de fazer hologramas desenhados à mão usando uma bússola (desenho) . Isso ficou conhecido como holografia zero.
Beaty estabeleceu uma conexão entre a holografia zero e a holografia de frente de onda convencional, apontando que um arco circular se aproxima de um holograma de arco-íris de Benton ampliado de um único ponto. Isso explica por que as imagens de holograma de rascunho estão sujeitas a distorções perturbadoras e ao colapso da imagem de profundidade fora de um campo de visão muito estreito - arcos circulares são uma aproximação bastante pobre das franjas de holograma de arco-íris.
Beaty também apontou que o holograma do arco-íris de um único ponto é uma seção retangular de parábolas aninhadas. Se alguém visse essa geometria como uma superfície reflexiva 3D sob luz colimada, observaria um movimento de brilho consistente com a paralaxe horizontal. Um exemplo comum é o espelho parabólico de Fresnel usado em muitos fogões solares. Em fogões com padrões de Fresnel finos, a imagem holográfica de uma barra de luz com profundidade variável é facilmente aparente.
Em 2008, Brand demonstrou uma forma livre de distorção de holografia especular. Em vez de riscos, ele emprega espelhos ou refratores duplamente curvos muito finos, cada um projetado computacionalmente para produzir paralaxe sem distorção em um amplo campo de visão. O método de Brand considera o feixe de raios de luz que deve ser entregue ao visualizador à medida que o visualizador, a fonte de luz, o holograma e a imagem holográfica se movem um em relação ao outro. Através da lei da reflexão ou lei de Snell , isso determina um conjunto de equações diferenciais ou integrais que relacionam a posição e a normal de cada ponto em uma superfície óptica. As equações especificam uma foliação de possíveis superfícies ópticas; o holograma é uma interseção desta foliação e uma casca fina que se adapta à superfície hospedeira. Os fogões solares representam uma dessas foliação; os hologramas scratch não, daí sua distorção. Uma propriedade interessante da abordagem de foliação é que ela produz soluções para superfícies holográficas não planas e para geometrias de visualização não convencionais. A marca exibiu hologramas com cenas 3D, animação e campo de visão ultra amplo. Uma grande coleção pode ser vista no Museu de Matemática de Nova York.