Light Field Lab展示SolidLight全息显示平台——无需头戴设备真全息图

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Light Field Lab创建了一种无需头戴设备的真正全息图

映维网 2021年10月08日)我们生活在一个满是2D显示器的世界中,但Light Field Lab希望帮助我们逃离这里。日前,这家硅谷初创公司展示了名为SolidLight的全新显示平台,并表示这是有史以来最高分辨率的全息显示器。

视频源:CNET

是的,漂浮在空中的小型变色龙比《星球大战》中莱娅公主的伪全息图更为逼真。尽管要在质量方面优于1977年的电影并不难,但要创造出真正的全息图,你一般需要相当长的时间。

日前,Venturebeat记者拜访了Light Field Lab位于加州圣何塞的总部,采用了首席执行官乔恩·卡拉芬(Jon Karafin)和体验了所述的全息显示平台。

对于上面的变色龙演示,团队增加了人造丛林般的植物和匹配的音响效果来营造气氛。位于正中间的是全息变色龙。你可以看到,它稍微移动身体,然后伸出舌头猎杀一只苍蝇,而这造成了塑料植物的震动。如果仔细看,它有点模糊,比周围的环境更加像素化。不过,它是一个3D全息对象,所以你从不同角度来查看变色龙。

1. 规格

演示看起来十分简单,但幕后却异常复杂。据悉,这项研究已经进行了至少四年时间。

卡拉芬说道:“这令人感到非常兴奋,因为很长一段时间以来,我们一直在寻找一种能够用光线创建对象的全新方法。我们可以向你证明我们已经实现了这一点,现在我们要扩展它以构建更大的对象。”Light Field Lab必须用产生全息图的小型子模块/全息砖块来组装显示器,亦即SolidLight Surface。每个子模块/全息砖块是16K×10K像素,而子模块/全息砖块的显示表面是6英寸乘4英寸。

卡拉芬指出:“这是我们第一次公布这项技术的规格。”

通过将15个全息图子模块/全息砖块组合在一起,团队可以组装一个28英寸的全息显示器。它可以用25亿像素来生成全息对象,并将其缩放到28英寸的显示空间之内。图像的密度约为每米100亿像素。你可以从不同的视角查看变色龙,而当你转离显示器时,这个全息生物就会从视线中消失。当然,如果走近一点,你可以看到“纱窗效应”和像素化效果。对于这种全息图像,团队在大小、比例和密度上进行了权衡。

Light Field Lab现在正在接受SolidLight系统的预订,并计划明年发货。他补充道:“在接下来的几年里,你将看到我们第一批客户的安装。”

这家公司的目标是利用子模块/全息砖块创建模块化的全息视频墙,并投射出巨大的3D对象,如博物馆中的恐龙。随着时间的推移,团队希望以每米100亿像素的分辨率建造视频墙,从而在剧院、商店和娱乐中心等场所实现巨大的全息显示平台。

卡拉芬表示:“你将能在非常巨大的环境中看到这种类型的体验。”

2. 技术

全息图是光的记录和投影。

我们周围的一切都是眼睛可见且可由大脑视觉皮层处理的光能的集合。“光场”定义光子如何在空间中传播以及如何与材质表面相互作用。我们肉眼感知的对象是聚焦在我们眼睛后面的一束束光。

Light Field Lab的技术通过生成大量的视角来在屏幕外重新创建光学物理所称的“真实图像(Real Image)”。视角会随着视点和位置的变化而正确变化,就像现实世界一样。这是通过一个直接发射的模块化平板显示表面与一系列复杂的波导耦合来实现。其中,波导会对密集的准直光线场进行调制。通过这种实现,当在任何方向移动时,你可以保持合适的运动视差,以及反射和折射行为。你的眼睛可以自由聚焦全息对象。结果是大脑将其感知为“真实”。换言之,Light Field Lab创建了一种无需头戴设备的真正全息图。

显示器没有头部追踪,没有晕动症,没有延迟。

卡拉芬解释说:“你不是看到一只鸟或一朵花。你看到的是光子与材料属性相互作用。最终,我们看到的是一个人眼可以自由聚焦的波前。这一点非常重要,因为你的眼睛能够自然聚焦、会聚和调节。这是平板显示器永远无法实现的事情。所以,我们消除了头戴式设备和其他所有配件,我们可以直接创建真实对象。”

Light Field Lab的技术将尺寸、分辨率和密度结合起来,以投射出在物理空间中精确移动、折射和反射的SoligLight对象。

直接发射的模块化SolidLight Surfaces形成密集会聚波前,光子分辨率达到数十亿像素。SolidLight不受设备限制,并希望帮助用户看到脱离屏幕且与现实难以区分的数字对象。当然,现在的数字对象可以区分辨认,但在未来,技术的效果会变得更好。作为说明,在2018年的时候,子模块/全息砖块只能展示60Hz的1.6亿像素图像。

Light Field Lab已经开始向客户提供SolidLight交钥匙解决方案,从而帮助他们创建产品展示。实时交互则由Light Field Lab专有的WaveTracer硬件和软件提供支持,然后全部整合成由SolidLight Surface组成的全息视频墙。

SolidLight Surface可扩展,从而适应广泛的下一代娱乐、广告和商业应用。Light Field Lab正着眼于大规模生产以支持消费市场。

卡拉芬说:“只有当你伸手去触摸一个SolidLight对象时,你才会意识到它其实并不存在。SolidLight重新定义了何谓真实,并重塑了视觉传达、观众参与度和客户体验。我们的使命是重新定义视觉传达。”

3. 起源

这家公司由卡拉芬、布伦丹·比文思(Brendan Bevensee)和埃德·埃比(Ed Ibe)于2017年成立,使命是通过创始团队在光场技术创新方面的集体专业知识来实现全息未来。值得一提的是,团队过去曾供职于光场捕获和显示制造商Lytro。

Light Field Lab是在没有大量资源的情况下完成了这一最新里程碑。团队有25名全职员工和另外25名合同工。到目前为止,公司的融资额为3500万美元,投资者包括Khosla Ventures,三星旗下的Samsung Ventures,Verizon Ventures,Comcast康卡斯特,Liberty Global Ventures,BoschVentures (RBVC), Taiwania Capital,NTT DoCoMo Ventures,Hella Ventures,AVG,R7 Partners和ACME Capital。

4. 更好的显示器

我们的电视和其他显示器已不再具有科技感。随着今天的2D平板制造商在显示尺寸、分辨率和密度方面几乎达到了极限,Light Field Lab希望通过全息体验来实现更好的显示器。

每个28英寸的SolidLight Surface面板为全息对象体三维贡献了25亿像素,而模块化的SolidLight Surface最终可以扩展以创建任意大小的显示器,并显示数千亿像素的体验。

Light Field Lab于2019年开始销售预生产系统,并已售罄。客户开始使用它们来开发自己的商业应用,并可能在未来一到三年内开始出现。

SolidLight对象可同时视为光学真实对象(会聚波前;屏幕外和自由空间对象)和虚拟对象(发散波前;屏幕内),具体取决于呈现的内容和系统配置。与增强现实或虚拟现实硬件相比,你不需要穿戴任何头显。

但它涉及科技含量并不逊色。每个显示器后面都有一台包含众多GPU和FPGA计算机,从而为呈现视觉效果提供处理能力。FPGA属于定制设计,但一旦公司改进了技术并将其制成定制芯片,价格就会下降。

5. 真正的全息

科幻电影给了我们莱娅公主,我们可以在科切拉看到一个虚拟的图帕克。但这并不是真正的全息图。

光学物理定义的“真实图像(Real Iamge)”可以通过具有大量随视点和位置变化的场景视角的全息显示器重新创建。全息显示器允许你在任何方向移动头部,而且运动视差保持不变。

卡拉芬表示,当反射和折射行为正确时,大脑会说“这是真实的”。但要实现这种全息现实,全息显示器必须提供高分辨率且随着视角和位置的变化而变化的场景信息,从而模仿真实世界。

真实全息图的梦想已经引发了大量的尝试。不过,你所看到的大多数全息显示内容实际只是其他平面2D显示技术的变体。真正的全息对象只存在眼睛和全息光源之间看到。

科幻作品可以做到不可能的事情,但遗憾的是,现实物理并不允许。真正的全息技术需要一个显示表面来投射全息光,否则,一切都只是视觉幻想。

例如,佩珀尔幻象借由平面玻璃与特定的光源技术来令物体出现,消失或变形。这种“全息显示”可追溯到19世纪中期,并在嘉年华会、博物馆、音乐会和剧院广受欢迎。佩珀尔幻象迄今依然非常活跃,不少名人都是通过这种技术来实现“复活”,比如说迈克尔·杰克逊。

立体3D显示是另一种错觉。3D电影和3D电视依靠眼镜将两个平面图像接在一起,每只眼睛的视点略有不同。但这种影像没有运动视差,而且你在屏幕上的对焦不正确,因为无论视角如何,每个像素都辐射相同的左眼或右眼图像。

换言之,当你在立体显示器上移动时,所感知的几何体会跟随观看者,从而导致扭曲和痛苦的差异。作为人类,即使是坐着,我们都在不断地运动,任何微小视差变化的缺失都会告诉大脑我们所看到的并非真实。属于这一类别的显示器示例包括RealD、IMAX 3D和一系列的消费类3D电视。

真正的全息显示则更令人印象深刻,给你一种全息对象是固体物的感觉。至少这是卡拉芬所期望的未来。

卡拉芬希望向你呈现非扁平的,脱离屏幕的的真正全息对象。团队感到非常兴奋,并斗志满满地带领公司进入一个新市场。幸运的话,疫情终将消散,而我们会重新回到商场,电影院和博物馆,并感叹全息技术的惊人未来。

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