Equipo [Equipo 7] Esteban André González Calva [4° Lechuza], Bruno Pérez González[4° Lechuza]
Una pirámide holográfica es un dispositivo sencillo que crea la ilusión de un holograma 3D flotante utilizando principios de reflexión óptica. Está formada por una estructura de material transparente (como plástico o vidrio) con forma de pirámide truncada, que se coloca sobre una pantalla (como la de un teléfono, tableta o monitor).
El funcionamiento se basa en el reflejo de imágenes proyectadas desde la pantalla hacia las caras inclinadas de la pirámide. Estas imágenes reflejadas convergen en el centro de la pirámide, generando la percepción de un objeto tridimensional suspendido en el aire. Este efecto es posible gracias al principio de la “reflexión especular”, similar al que ocurre en un espejo, donde la luz cambia de dirección al rebotar en una superficie reflectante.
Este dispositivo es popular en proyectos educativos y de divulgación científica, ya que permite comprender de manera práctica fenómenos ópticos como la reflexión, la percepción visual y la proyección de imágenes en tres dimensiones.
Palabras clave:
A holographic pyramid is a simple device that creates the illusion of a floating 3D hologram using principles of optical reflection. It consists of a transparent pyramid-shaped structure (made of plastic or glass) placed over a screen, such as a smartphone, tablet, or monitor.
The pyramid works by reflecting images projected from the screen onto its inclined surfaces. These reflected images converge at the center of the pyramid, creating the perception of a three-dimensional object suspended in the air. This effect is achieved through the principle of “specular reflection,” where light changes direction when it bounces off a reflective surface.
This device is popular in educational and scientific outreach projects because it provides a practical way to understand optical phenomena such as reflection, visual perception, and the projection of three-dimensional images.
Key words:
Tlamachtiliztli
Inin tlen piramide holográfica ce tlapohualiztli huehueyac, tlahtoa huehca iyollo itech tlen itech ixiptli 3D tlatzotzona. Inin tlamantli kitlachihua ce icpatl tlen itlanextiliztli (icacahuitl o vitriol) tlen ichan kitemoa tlapohualiztli (inic tepoztli, amoxpohualiztli, o ic tlachia).
Inin icpatl kitlajtohui inic kiktemoa ixiptli tlen tepoztli itech in tlaneltoquiliztli. Inin ixiptli kiktemoa in tomahuac ichan in icpatl, kitzonteconaya in iyollo ixiptli tlen ome-ome. Inin tlaneltoquiliztli ticchiwa inic “tlaneltoquiliztli tlen tlachia”, inin tlaneltoquiliztli huehueyac, tlahtoa huehca, kitemoa in totlahtol.
Inin tlamantli chiwa huehueyac in tlamachtiliztli otech tlen tlaneltoquiliztli, tlahtoa huehca iyollo inic tlatechpano in mochipa in ixiptli, in tlaneltoquiliztli, ihuan in tlanextiliztli ixiptli tlen ome-ome
En la actualidad, la tecnología de hologramas ha cobrado gran relevancia en diversos campos como el entretenimiento, la educación y la investigación científica. Los hologramas permiten crear la ilusión de imágenes tridimensionales suspendidas en el aire, lo que ofrece una experiencia visual inmersiva e innovadora.
Este proyecto tiene como objetivo construir una pirámide holográfica casera para demostrar cómo, a través de principios básicos de reflexión óptica, es posible generar la percepción de un holograma 3D. La pirámide está elaborada con materiales transparentes y se coloca sobre una pantalla digital, como la de un teléfono móvil o una tableta. Cuando se proyectan imágenes específicas en la pantalla, las caras inclinadas de la pirámide reflejan estas imágenes, creando la ilusión de un objeto flotante en el centro de la estructura.
El estudio y la creación de una pirámide holográfica permiten comprender de manera práctica fenómenos físicos como la reflexión de la luz y la percepción visual. Además, este dispositivo es una herramienta didáctica accesible para explorar tecnologías ópticas que tienen aplicaciones en áreas avanzadas como la realidad aumentada y las proyecciones holográficas interactivas.
El desarrollo de este proyecto surge de la necesidad de comprender y demostrar de forma práctica los principios de la reflexión óptica y su aplicación en la creación de hologramas. La pirámide holográfica es una herramienta didáctica accesible que permite visualizar imágenes en tres dimensiones, facilitando el aprendizaje de conceptos físicos y tecnológicos de manera interactiva y atractiva.
Este proyecto es relevante porque combina teoría y práctica, lo que fortalece el conocimiento en áreas como la óptica, la percepción visual y las tecnologías emergentes. Además, permite explorar cómo fenómenos físicos simples pueden aplicarse a innovaciones tecnológicas más complejas, como la realidad aumentada y las proyecciones holográficas.
La construcción de una pirámide holográfica es de bajo costo y fácil de replicar, lo que la convierte en una opción educativa ideal para estudiantes, profesores y entusiastas de la ciencia. Asimismo, este proyecto fomenta el interés por la investigación científica y la creatividad al mostrar cómo la ciencia y la tecnología pueden integrarse para generar experiencias visuales impactantes y educativas.
¿Cómo es posible crear la ilusión de un holograma tridimensional utilizando una pirámide holográfica basada en principios de reflexión óptica?
En la actualidad, la tecnología de visualización en tres dimensiones (3D) se ha convertido en una herramienta fundamental en áreas como la educación, el entretenimiento, la medicina y la investigación científica. Sin embargo, comprender los principios ópticos que permiten crear estas imágenes puede resultar complejo si no se cuenta con recursos didácticos accesibles que faciliten el aprendizaje práctico.
A pesar de los avances tecnológicos, muchas personas desconocen cómo funciona la proyección de hologramas y los fenómenos físicos involucrados, como la reflexión de la luz y la percepción visual tridimensional. Este desconocimiento limita la comprensión de tecnologías emergentes como la realidad aumentada y las proyecciones holográficas, las cuales tienen un impacto creciente en la vida cotidiana y en diversas industrias.
Si se construye una pirámide holográfica utilizando un material transparente y se coloca sobre una pantalla que proyecta imágenes diseñadas para hologramas, entonces será posible crear la ilusión de un objeto tridimensional suspendido en el aire, debido al principio de reflexión óptica.
Construir y demostrar el funcionamiento de una pirámide holográfica casera, utilizando principios de reflexión óptica para crear la ilusión de imágenes tridimensionales, con el fin de comprender y explicar cómo se generan los efectos holográficos de manera sencilla y accesible.
Educación de Calidad
La pirámide holográfica puede utilizarse como una herramienta educativa innovadora para mejorar la comprensión de conceptos complejos en áreas como ciencia, historia, anatomía o tecnología. Podría enfocarse en:
Aprendizaje interactivo : Mostrar modelos tridimensionales de planetas, células, estructuras arquitectónicas, etc.
Inclusión digital : Facilitar el acceso a contenidos educativos inmersivos para comunidades con recursos limitados.
Motivación estudiantil : Hacer que el aprendizaje sea más atractivo y dinámico.
Los hologramas, esas representaciones tridimensionales de objetos en el espacio, han cautivado la imaginación humana durante décadas. Desde su creación hasta su uso actual en una variedad de campos, los hologramas han demostrado ser una tecnología asombrosa que desafía la percepción visual.
La historia del holograma se remonta a mediados del siglo XX. Fue el científico húngaro Dennis Gabor quien, en 1947, formuló los principios teóricos detrás de la holografía, aunque no fue hasta la invención del láser en 1960 por Theodore Maiman que la tecnología necesaria para crear hologramas se volvió práctica. Sin embargo, fue el físico ruso Yuri Denisyuk quien desarrolló el primer holograma práctico en 1962 utilizando la luz blanca y un material fotosensible.
La palabra “holograma” tiene sus raíces en el griego antiguo. La primera parte de la palabra, “holo,” proviene del término griego “holos,” que significa “completo” o “todo.” La segunda parte, “grama,” se deriva de “graphein,” que significa “escribir” o “grabar.” En conjunto, “holograma” se traduce literalmente como “escritura completa” o “grabación completa.”
El término fue acuñado por el científico húngaro Dennis Gabor, quien desarrolló los principios teóricos detrás de esta tecnología en la década de 1940. Aunque la invención y popularización de los hologramas ocurrió más tarde, Gabor fue el primero en utilizar esta palabra para describir la representación tridimensional completa de objetos en el espacio.
El nombre “holograma” captura la esencia misma de esta fascinante tecnología, que permite la reproducción fiel de objetos en tres dimensiones, lo que va más allá de las representaciones planas tradicionales. Desde su origen hasta su uso en la actualidad, el holograma ha demostrado ser una forma poderosa y cautivadora de expresión visual y tecnológica.
El físico británico de origen húngaro Dennis Gabor desarrolló la teoría de la holografía en 1947, recibiendo por ello el premio Nobel de Física en 1971.
Sin embargo, fueron Emmett Leith y Juris Upatnieks, de la Universidad de Michigan, quienes, tras la invención del láser en 1960, se produjo el primer holograma.
Lo hicieron en 1962, y utilizaron el láser para captar con su luz coherente la imagen holográfica de un tren de juguete.
Su éxito en el Laboratorio Willow Run de la Universidad de Michigan llegó después de varios años de trabajo en técnicas avanzadas de radar y fotografía sin lentes para fines de defensa.
Leith y Upatnieks crearon este holograma de transmisión al exponer una placa fotográfica en blanco y negro a la luz láser reflejada en un modelo de tren de juguete. La imagen se reconstruye en tres dimensiones cuando la luz láser coherente brilla a través del cristal.
Cuando mostraron este holograma en una conferencia en abril de 1964, otros científicos se alinearon para ver su avance. “Toy Train” no fue el primer holograma que se hizo en el mundo en sentido estricto, pero la calidad de la imagen sorprendió a todos, y así se convirtió en el primer holograma que muchas personas pudieron ver públicamente.
Los hologramas son imágenes tridimensionales obtenidas mediante la interferencia generada por un haz de luz llamado de referencia y la luz reflejada por el objeto que se quiere holografiar sobre una placa o emulsión sensible. Estos haces luminosos se mezclan y se conducen hacia la película, donde se graba el diagrama de interferencia producido por ambos. Una vez revelada, la captación resultante es una imagen tridimensional que varía de perspectiva según el punto de vista del observador.
La holografía, es como tal una técnica de fotografía avanzada, que consiste en crear imágenes tridimensionales. Para esto se utiliza un rayo láser, que graba microscópicamente una película fotosensible. Está, al recibir la luz desde la perspectiva adecuada, proyecta una imagen en tres dimensiones.
Los inicios de los hologramas, al igual que muchos de los descubrimientos e innovaciones de la humanidad, surgen como parte de un experimento fallido por mejorar la precisión en un microscopio electrónico. Dennis Gabor, ganador del premio Nobel de física en el año 1947, desarrolló la primera teoría de los hologramas a partir de este interesante accidente.
A pesar de que la visualización de los microscopios no era la mejor, se obtuvo una manera llamativa de visualizar objetos, para ello Gabor hizo una captura completa de una figura desde diferentes ángulos, incluyendo el tridimensional, donde en una placa fotográfica se registra la onda luminosa cuando pasa por el objeto cuya figura se quiere formar; para obtener la visualización esperada finalmente se pasa un haz luminoso a través del registro fotográfico, una vez revelado.
La luz, al pasar por esta placa, se refracta de tal manera que en una pantalla colocada adelante se formaba una imagen del objeto, dando origen al primer holograma pre-laser.
La ingeniería de software hoy en día es reconocida como una ciencia establecida, digna de emprender en investigaciones serias; es tanta la acogida que ha tenido la disciplina por parte de las personas, que es considerado como uno de los factores más influyentes de la economía actual y su alta cohesión con la sociedad. Así, la ingeniería de software cada vez más frecuenta campos heterogéneos de la informática y de las ciencias de la computación, uno de estos campos son los hologramas.
La ingeniería de software, gracias a la definición de sus algoritmos como resultado del análisis de un problema, permite afrontar una de las partes más complejas al momento de crear objetos virtuales, una de estas es la renderización.
Recrear un objeto en un ambiente virtual 3D o en ambiente real a través de hologramas, requiere formar estructuras poligonales con alto detalle de luces, texturas y transparencias; para realizar este proceso intervienen complejos algoritmos.
La encapsulación de las diferentes técnicas y algoritmos para el proceso de renderización se conoce en el contexto informático como motor de renderizado. Un motor de renderización tiene que realizar cálculos como la radiosidad, raytrace (trazador de rayos), canal alfa, reflexión, refracción o iluminación global.
Para concebir la realidad virtual requerimos de una definición y para ello tomaremos la siguiente como punto de partida:
La realidad virtual y los hologramas comparten varios elementos y similitudes, uno de ellos es que no se les puede referir como objetos tangibles, son más una representación de la realidad, tanto así que a la realidad virtual también se le conoce como “realidad aumentada”, porque enriquece el medio que se percibe a través de ella.
Sus campos de aplicación son muy amplios, lo vemos en la medicina, en juegos de vídeo, publicidad, en el ámbito empresarial, maquetación, geoespacial, astronomía, la industria porno y un sin número más de aplicaciones.
Para nuestra década este tipo de tecnología se ha hecho con un espacio muy grande en temas de investigación, tanto así que podemos mencionar algunas empresas que desde hace unos años se encuentra investigando en este asunto, como: Microsoft, Google, Samsung, PlayStation, HTC, Facebook, y ya cuentan con diferentes dispositivos hardware para su implementación, que para este caso son unos lentes; de los más reconocidos se tienen: las Oculus Rift, HTC Vive, Hololens, Google CardBoard, PlayStation VR, Samsung Gear, entre otros.
Si bien podemos ver que el tema no pasa desapercibido por los gigantes de la tecnología, sino que al contrario su participación ha apalancado enormemente el tema de investigación y muestran cierto interés, adicional se debe tomar en cuenta que es un mercado emergente y que ya empieza a contar con contenido digital. Se evidencia que el tema de investigación es fuerte y, como se enuncia anteriormente, la realidad virtual solo se da en un espacio virtual por medio de un sistema informático, los lentes solo son un medio para percibir dicho espacio virtual.
Ahora bien, ¿qué se requiere para proveer el ambiente necesario para tener un acercamiento a la realidad virtual?, aquello que se requiere básicamente es un ordenador o computador que cuente con hardware con capacidad de procesamiento de video alta, dicho de otra forma, que cuente con tarjetas gráficas que soporten los requerimientos del software que emplean los dispositivos de realidad virtual.
Para dar un ejemplo, las diferentes casas fabricante de los lentes de realidad virtual como los Oculus Rift o HTC Vive, publican las tarjetas gráficas o GPU que soportan sus productos, ofreciendo las características recomendadas para su correcto funcionamiento; es tal la acogida que otras empresas que trabajan con equipos de cómputo como Asus, Dell, Alienware, Falcon, han establecido alianzas comerciales para ofrecer equipos diseñados con las características necesarias para trabajar o usar estas gafas de realidad virtual.
De otro lado, en cuanto a los contenidos digitales, los instrumentos para captura y procesamiento también están evolucionando, por ejemplo, Facebook ha desarrollado una cámara que permite capturar imágenes y video en 360º, la “Facebook Surround 360”, cuenta con diecisiete cámaras que permitirán capturar video en 4K, 6K y hasta 8K.
Realidad virtual y dispositivos móviles (Smartphone)
Cualquiera creería que la realidad virtual solo se da en lentes o equipos muy costosos, o incluso que solo desde hace unos años contamos con esta tecnología, lo cual es falso, para el caso de los Smartphones, se habla de una experiencia personal, se trabajó con un framework llamado “Apunta”, con el fin de desarrollar un proyecto de pregrado en el año 2012.
Se creó una app para dispositivos Android que permitía integrar la realidad virtual con geoposicionamiento para hallar información de lugares de interés ofreciendo información que permitía enriquecer la experiencia de los usuarios que usaban la aplicación.Dicho lo anterior existe un gran número de aplicaciones para dispositivos móvil que permite tener un acercamiento a esta tecnología, usando celulares o tabletas como medio para su manifestación sin necesidad de unas gafas especiales.
Para construir la pirámide holográfica se utilizaron los siguientes materiales:
Tras realizar el experimento de la pirámide holográfica, se observaron los siguientes resultados:
El experimento confirmó la hipótesis: es posible crear la ilusión de un holograma tridimensional utilizando una pirámide holográfica casera basada en el principio de reflexión óptica. La calidad del holograma depende directamente del tamaño de la pirámide, el tipo de material utilizado y las condiciones de iluminación.
Estos resultados demuestran cómo un fenómeno físico simple puede replicar, de manera accesible, tecnologías más complejas como la holografía, y cómo puede aplicarse en entornos educativos para facilitar la comprensión de los principios ópticos.
El desarrollo de este proyecto permitió demostrar que es posible crear la ilusión de un holograma tridimensional mediante una pirámide holográfica casera, utilizando principios básicos de reflexión óptica. Al reflejar las imágenes proyectadas en una pantalla digital a través de las caras inclinadas de la pirámide, se genera la percepción visual de un objeto flotante en el centro de la estructura.
Se comprobó que la calidad del holograma depende de varios factores:
Este proyecto no solo permitió comprender de forma práctica cómo funcionan los fenómenos de reflexión de la luz y la percepción visual 3D, sino que también mostró cómo tecnologías avanzadas, como los hologramas, pueden reproducirse con materiales simples y accesibles.
En conclusión, la pirámide holográfica es una herramienta didáctica eficaz que facilita el aprendizaje interactivo de los principios ópticos y su aplicación en tecnologías emergentes, como la realidad aumentada y las proyecciones holográficas.
Durante el experimento de la pirámide holográfica, se recopilaron y analizaron los siguientes datos relacionados con la calidad del holograma, el tamaño de la pirámide, el material utilizado y las condiciones de iluminación.
| Tamaño de la pirámide | Claridad del holograma | Visibilidad del holograma |
| Pequeña (4-6 cm de base) | Alta (imagen nítida) | Limitada (holograma pequeño) |
| Mediana (8-10 cm de base) | Media (imagen aceptable) | Adecuada (tamaño balanceado) |
| Grande (12 cm o más) | Baja (imagen borrosa) | Amplia (holograma grande) |
Discusión:
Se observó que las pirámides pequeñas generan hologramas más claros y definidos, mientras que las pirámides más grandes producen hologramas más amplios, pero con una pérdida de nitidez. Esto ocurre porque, al aumentar el tamaño, las imágenes reflejadas se dispersan más, lo que afecta la precisión de la proyección.
| Material utilizado | Reflexión de la imagen | Facilidad de construcción |
| Acetato (plástico delgado) | Media (imagen ligeramente difusa) | Alta (fácil de cortar y ensamblar) |
| Acrílico (plástico grueso) | Alta (imagen clara y definida) | Media (requiere más precisión) |
| Vidrio delgado (reciclado) | Muy alta (imagen nítida) | Baja (difícil de manipular) |
Discusión:
El vidrio delgado proporcionó la mejor calidad de reflexión, ya que su superficie lisa y transparente minimiza la distorsión de la luz. No obstante, su manipulación es más compleja. El acetato es más fácil de trabajar, aunque produce imágenes ligeramente más borrosas debido a las irregularidades microscópicas del material.
| Condición de iluminación | Visibilidad del holograma |
| Ambiente bien iluminado | Baja (imagen difícil de percibir) |
| Iluminación moderada | Media (imagen visible pero tenue) |
| Oscuridad total | Alta (holograma claro y nítido) |
Discusión:
Se confirmó que un ambiente oscuro es ideal para observar el holograma con claridad, ya que la luz externa puede interferir con las reflexiones proyectadas en la pirámide. En condiciones de alta iluminación ambiental, el efecto se pierde o se debilita, lo que dificulta la percepción tridimensional.
La hipótesis inicial sugería que si se construía una pirámide holográfica con un material transparente y se utilizaba un dispositivo de proyección adecuado, entonces se generaría la ilusión de un holograma tridimensional.
Los resultados confirmaron la hipótesis: Es posible crear la ilusión de un holograma mediante la reflexión de imágenes en una pirámide transparente.
Sin embargo, el experimento también reveló que factores como el tamaño de la pirámide, el material utilizado y las condiciones de iluminación influyen directamente en la calidad de la proyección, lo que no se consideró en la hipótesis inicial
Explorar el uso de materiales más avanzados (como plásticos ópticos o vidrio tratado) para mejorar la claridad y precisión de las imágenes reflejadas.
Analizar cómo la variación en el ángulo de las caras de la pirámide afecta la percepción del holograma.
Investigar formas de ampliar el tamaño del holograma sin perder nitidez, como el uso de pirámides más grandes o combinaciones de varias pirámides.
Evaluar el impacto de diferentes formatos de proyección (por ejemplo, en monitores más grandes o pantallas holográficas especializadas).
Desarrollar material didáctico interactivo que utilice pirámides holográficas para explicar conceptos complejos en áreas como física, biología y geometría.
Explorar la integración de la pirámide holográfica con realidad aumentada (AR) para crear experiencias educativas inmersivas.
Experimentar con nuevas formas geométricas (como prismas o pirámides invertidas) para mejorar la visualización desde diferentes ángulos.
Investigar el uso de hologramas dinámicos que respondan a los movimientos del observador, mejorando la experiencia visual.
Explorar el uso de pantallas flexibles o hologramas digitales volumétricos para crear proyecciones más realistas y tridimensionales.
Investigar cómo la combinación de luz polarizada o láser de baja intensidad puede mejorar la percepción del holograma.
Estas líneas de investigación permiten expandir las aplicaciones del proyecto y explorar nuevas posibilidades en la creación de hologramas más precisos, accesibles e interactivos.
