¿Qué es la tecnología de campo de luz para pantallas, cámaras y VR

No solemos ver pantallas de campo de luz en los diferentes dispositivos que hay en el mercado, no obstante su tecnología es interesante de cara al futuro de las pantallas 3D autoestereoscópicas, gafas de realidad virtual y aumentada e incluso hologramas. ¿Nos encontramos ante las pantallas del futuro o de una tecnología que pasara siendo una mera anécdota como muchas otras?

Hace unos años se popularizaron las pantallas en 3D, las cuales a través del uso de unas gafas especiales nos permitían ver la imagen como si esta tuviese profundidad, no hacia fuera como tal y, por tanto, en dirección a nosotros, sino hacia adentro de la imagen. No obstante, acabaron siendo un enorme fracaso comercial y desde entonces nunca más se supo.

No obstante las pantallas de campo de luz pese a que ofrecen imágenes tridimensionales desde una pantalla bidimensional, dando la sensación de profundidad en las mismas, no tienen nada que ver y es que estas son autoestereoscópicas. Dicho de otra manera, están diseñadas para ofrecer lo mismo que esas pantallas 3D, pero sin la necesidad de gafas. Esto nos puede hacer recordar a la consola portátil de Nintendo, 3DS, sin embargo, esta era mucho más primitiva al usar una barrera de paralaje.

Campo de luz

Camara Campo Luz

Antes de nada tenemos que definir lo que entendemos como campo de luz, y con ello nos estamos refiriendo a una función matemática del tipo vector que almacena en sí misma la información de todos los rayos de luz en un espacio tridimensional que fluye desde todos los puntos y direcciones dentro del mismo. A dicha función la llamamos función plenóptica.

Cámaras plenópticas

Cámara Plenóptica

Un tipo de cámaras que han aparecido en los últimos años son las llamadas cámaras de campo de luz o plenópticas. Las cuales pretenden revolucionar la fotografía a través de permitir algo muy simple, sin embargo, que es imposible en una cámara convencional. El poder cambiar el foco de la imagen, lo cual no se puede hacer que una cámara normal una vez la fotografía ha sido tomada.

Para ello utiliza un CCD completamente distinto al de una cámara, donde esta (la cámara convencional) toma todos los rayos de luz que hay en la escena a la que estás tomando una foto y los interpreta como una sola fuente de luz. Por lo que esta es similar a tener la grabación de un concierto en una sola pista de audio. Una cámara plenóptica, en cambio, lo que hace es capturar cada una de las fuentes de luz de la escena almacenando la intensidad de cada una de ellas y su dirección, por lo que esto permite manipular cada una de ellas por separado y tener la información de la escena desde diferentes puntos de vista.

Cámara Plenoptica CCD

Todo esto es posible gracias a que las cámaras de campo de luz usan un sensor especial para el registro de color y la intensidad de luz que es diferente a las cámaras digitales convencionales. Para ello no solamente emplean las clásicas lentes, sino también una matriz de microlentes para capturar la luz desde diferentes ángulos y que se sitúan justo detrás de la lente principal.

Al final todo se convierte en una gran cantidad de información que un potente procesador especializado ha de interpretar para generar una imagen. Por lo que las cámaras de campo de luz o plenópticas capturan el campo de luz del entorno. Dicho de otra manera, capturan la cantidad de luz que viaja en cada dirección en cada punto del espacio de la imagen capturada, para su posterior manipulación a través de un procesador.

Pantallas de campo de luz

Pantalla Campo Luz

Una vez hemos explicado cómo funcionan las cámaras de campo de luz nos queda explicar el otro extremo que son las pantallas de campo de luz. Por lo que podemos deducir que al contrario que las pantallas convencionales donde se reproduce el valor de color de cada píxel, las pantallas de campo de luz lo que hacen es reproducir luz reflejada por un objeto desde el punto de vista del espectador. Por lo que van a requerir un sistema de seguimiento de la retina, normalmente cámaras.

Es decir, son pantallas que de entrada, dependiendo del ángulo desde las que las miremos nos van a ofrecer un punto de vista distinto y, por tanto, pueden crear una sensación de profundidad en las imágenes que muestran. Si con una cámara plenóptica capturamos cada uno de los puntos de luz de la escena para luego almacenarlos de manera distinta, una pantalla de campo de luz requiere generar el campo de luz completo de la escena. Por lo que diferentes partes de la pantalla muestran ángulos ligeramente distintos de la misma imagen o video provocando que cuando los usuarios miran la pantalla desde diferentes ángulo vean la escena desde diferentes perspectivas, lo cual genera una sensación de profundidad en el cerebro del espectador.

Las primeras pantallas de campo de luz se diseñaron para ser observadas por un único espectador, pero en la actualidad se encuentran en desarrollo prototipos que permiten ser visionados por varios espectadores al mismo tiempo, en la que todos verían versiones diferentes de una misma escena. La variación de la luz según el ángulo de visión es clave para dar sensación de profundidad a quien mira la escena.

¿El futuro de la Realidad Virtual?

Campo de Luz

Uno de los puntos más importantes de cara a la VR va a ser el seguimiento de nuestra mirada para renderizar la escena desde la perspectiva de nuestros propios ojos para dar una mayor credibilidad al entorno virtual. No obstante el uso de pantallas de campo de luz va a suponer un salto cualitativo y cuantitativo.

El motivo de ello es que en la actualidad se utilizan pantallas LCD u OLED convencionales que no ofrecen esa sensación de profundidad sobre los objetos de la escena que sí que ofrece una pantalla de campo de luz. Desde la perspectiva del espectador, este sería capaz de percibir los objetos en el espacio, lo cual en el caso de la realidad aumentada gana potencia, ya que los elementos de la escena no nos parecerán pegados en ningún momento a la imagen real que estamos observando.

La clave de la realidad virtual es la llamada telepresencia y, por tanto, el hecho de hacerle creer al cerebro del espectador que es un entorno real y no virtual. Es por ello que el uso de pantallas de luz es clave en la carrera dentro de la realidad virtual para generar entornos cada vez más creíbles.

¡Sé el primero en comentar!