Light Field Labi SolidLight pakub tõelist holograafilist videokuva

Unistus holograafilisest videost on pikka aega olnud ulmekirjanduse põhiosa – printsess Leia pilt, mis kiirgas R2-D2-st Star Warsis, holodekk filmis Star Trek: The Next Generation ja hai, mis ilmub välja Marty McFly filmis Back to Tulevik II on vaid kolm näidet. Noh, see fantaasia on nüüd valmis saama reaalsuseks, kuid ilma füüsikaseadusi rikkumata. Silicon Valley idufirma nimega Light Field Lab on välja töötanud maailma esimese tõeliselt holograafilise digitaalse ekraanitehnoloogia, millega mul oli au näha sel nädalal ettevõtte kontorites käies.

Enne kui ma ütlen teile, mis see on, lubage mul öelda, mis see ei ole. See ei ole tehnoloogia, mida kasutati Tupac Shakuri ellu äratamiseks 2012. aastal Coachella kontserdilaval; see on 160 aastat vana efekt nimega Pepper’s Ghost, mis sõna otseses mõttes kasutab suitsu ja peegleid, et peegeldada 2D hõljuvaid pilte. Ja kindlasti pole see autostereoskoopiline 3D, mida sellised ettevõtted nagu Samsung, Sony, Looking Glass ja Stream TV on aastaid demonstreerinud. See tehnoloogia esitab igale silmale eraldi 2D-kujutisi – seni, kuni olete õiges kohas – ning põhjustab mõnikord pearinglust ja iiveldust, mis on tingitud vergentsi-akommodatsiooni konfliktist, mis võib katta ka prillidel põhinevaid stereoskoopilisi pilte ja pea külge kinnitatud kuvasid. .

2017 aastal asutatud Light Field Lab on välja töötanud tehnoloogia, mida ta nimetab SolidLightiks, mis kordab täpselt seda, kuidas valgus reaalses maailmas käitub. Kui vaatate objekti reaalses maailmas, peegeldub päikeselt või muust allikast pärinev valgus objektilt paljudes erinevates punktides erinevates suundades, millest osa siseneb teie silmadesse (vt joonis 1a). Objektil ringi liikudes sisenevad teie silmadesse erinevad valguskiired või õigemini lainefrondid ja näete erinevaid vaatenurki. Samuti on selle taga olevad objektid vaatest blokeeritud (suletud) erinevalt.

Valgusvälja labor

Joonis 1a: Reaalses elus peegeldub valgus objektidelt paljudes erinevates punktides ja erinevates suundades. Osa sellest valgusest siseneb teie silmadesse.

Kui suudaksite genereerida kõik need valguse lainefrondid, mis kiirguvad erinevatest kohtadest erinevatesse kohtadesse ilma füüsilise objektita, looksite selle objekti tõelise holograafilise taasloomise (vt joonis 1b). See on täpselt see, mida SolidLight teeb. Tavalised stereoskoopilised kujutised seda ei suuda – kogu valgus tuleb ühelt tasapinnalt. Isegi kui iga silm on veidi nihutatud 2D-vaatepunktiga, on need pildid, mitte objektid – mitte mingil juhul tõeline hologramm.

Valgusvälja labor

Joonis 1b: Valgusvälja labor SolidLight taasloob samad valguse lainefrondid, mida näete päriselus, mis tähendab, et näete objekte nii, nagu need oleksid tõelised.

Probleemid, mille Light Field Lab on lahendanud, hõlmavad skaala, tihedust ja arvutusi. Tõelise holograafilise objekti tõhusaks moodustamiseks peate genereerima ja juhtima kümnete või sadade miljardite lainefrontide suunda ja amplituudi, mis vastavad 2D-ekraani pikslitele. Pidage meeles, et 4K-ekraanil on 8,3 miljonit pikslit, tipptasemel 8K-ekraanil aga 33 miljonit pikslit; võrrelge seda SolidLighti genereeritud 10 miljardi piksliga ruutmeetri kohta!

Oluline on mõista, et kõik stseeni lainefrondid on korraga olemas ja teie silmad võivad igal ajal keskenduda stseeni mis tahes punktile, nagu päriselus. Piirkonnad, millele te ei keskendu, näitavad võrkkesta hägusust – jällegi nagu päriselus. Kõik valguse omadused reaalses maailmas – peegeldus, murdumine, difraktsioon jne – on tõetruult taasesitatud. Ja mis kõige tähtsam, pole vaja spetsiaalseid prille, pea jälgimist ega muid tarvikuid.

Valgusvälja labor

SolidLight-paneel koosneb allikast (sellel diagrammil on fotooniline massiiv ja amplituudmodulatsioonitasand ühendatud üheks üksuseks) ja optilisest PhaseGuide’ist, mis koos taasloovad tegelikele objektidele vastavad valguse lainefrondid. Teie silm ei suuda eristada tõelist ja holograafilist, kuna visuaalne erinevus puudub.

Kihtkoogi tehnika

Kuidas Light Field Lab seda teeb? Tehnoloogiaga, mis on juba esitanud üle 300 patenditaotluse. Riistvaraks on modulaarne SolidLight Surface videosein, millel on kolm põhikomponenti. Esimene kiht on ränipõhine faasitud valgust kiirgavate seadmete rida, mida ettevõte nimetab "nanoosakeste polümeeriks". Ettevõtte esindajad ei täpsustanud, mis need seadmed täpselt on; ilmselt pole need LED-id ja need on täis palju suurem tihedus kui isegi microLED-paneelil.See kiht sisaldab ka kogu elektroonikat, mis annab tõsise töötlemisvõimsuse.

Keskmine kiht on moduleeritud amplituudiga tasapind, mis, nagu nimigi ütleb, moduleerib elektroonika juhtimisel fotoonilise massiivi valguse lainefrontide amplituudi. Sarnaselt fotoonilise massiiviga koosneb valgusmodulaatorite massiiv individuaalselt juhitavatest submikronlistest nanoosakestest. See kiht määrab lõpliku kihi lainefrondid; kui vaadata valguse väljundit moduleeritud amplituudiga tasapinnalt, oleks see lihtsalt hunnik müra.

Valgusvälja labor

Lauaversioon võimaldaks pinnale moodustada 3D-kujutise.

Lõpuks on PhaseGuide’i modulatsioonitasand staatiline optiline kiht, mis on loodud koordineeritult teiste kihtidega, et tuua projitseeritud objektid fookusesse. Nende komponentide täpseid optilisi omadusi saab konfigureerida klient – ​​näiteks kas ta soovib, et objektid oleksid kahe jala kaugusel ekraani ees, ekraani taga või kusagil mujal?

Põhiline ehitusplokk on ilma raamita alammoodul, mille mõõtmed on üle 6 × 4 tolli ja eraldusvõimega 16 000 × 10 000 pikslit – see on 160 miljonit pikslit umbes 27 ruuttollil! Viisteist alammoodulit on sulandatud, et moodustada ruudukujuline modulaarne paneel, mille külg on umbes poole meetri pikkune ja mille külg on hämmastavalt 2,5 miljardit pikslit, mis tähendab 10 miljardit pikslit ruutmeetri kohta. Seejärel plaaditakse mitu paneeli, et luua peaaegu mis tahes suurusega SolidLIight Surface videosein, nagu iga teine ​​modulaarne LED-videoseinasüsteem. Ettevõtte sõnul pole valgust kiirgavate elementide täpse paigutusega probleemi nagu microLED-ekraanidel; joondamine ja kalibreerimine toimub tarkvaras.

Peaaegu mis tahes 3D-stseeni andmeid CGI-süsteemidest, nagu Unity, Unreal, Maya, Blender või mis tahes sügavust sisaldav teave, saab SolidLighti WaveTraceri tarkvara reaalajas renderdada, ilma et oleks vaja eelküpsetada. Kodeeritud vektoriseeritud fotooniline signaal on analoogne Dolby Atmose vektoriseeritud ruumilise helisignaaliga. Süsteem suudab isegi sünteesida sügavusteavet 2D-piltides.

Tavalistes videoterminites võib SolidLight kuvada 10-bitist WCG-d (laia värvigamma) 60 kaadrit sekundis. See võib töötada suurema kaadrisagedusega, kui see peaks olema Light Field Labi klientide jaoks tulevikus prioriteet. Kunstilise efekti saavutamiseks võib see kasutada ka aeglasemat kiirust, et tekitada liikumise hägusust.

Demo aeg

Demo ise oli kõige muljetavaldavam. Üks 28-tolline (diagonaal) paneel paigaldati raamaturiiuli taha ja ümbritseti füüsiliste plasttaimedega. Holograafiline kameeleon, hellitavalt Chammie, liikus aeglaselt mööda oksa ja muutis värvi. Ma võisin roomaja ees ringi kõndida ja hologramm sulges selle taga olevad pärismaailma taimed täielikult, nagu oleks see tõeline tahke objekt. (Cammie taga olevad taimed olid tegelikult küljele peidetud ja nende kujutis „edasitati" demoalasse ja kombineeriti kameeleoni omaga. Nad ei saanud olla füüsiliselt seal, kus nad näisid olevat, sest see oleks blokeerinud valgus paneelilt.)

Mind kutsuti kätt sirutama ja Cammiet “katsutama”, aga loomulikult ma ei saanud, sest seal polnud midagi füüsilist. Suurendusklaasi objekti kohal hoidmine nägi välja täpselt nii, nagu see oleks füüsilise kameeleoniga. Kärbse sumisemise peale lõi Cammie keel välja ja üks selle ees olevatest füüsilistest taimedest värises vastuseks tänu sünkroniseeritud ajamile – väga nutikas!

Süsteem oli konfigureeritud esitama objekte 14-tollise diagonaali ja 6-tollise sügavusega umbes kahe jalaga paneeli ees, vaatenurgaga vähemalt 100 kraadi ja sihtmärgi vaatekaugusega umbes kolm jalga. Kõik need parameetrid on tasakaalus "fotonieelarve" piires; saate ühte suurendada, vähendades teisi, või võite suurendada footonite kogueelarvet, lisades rohkem SolidLight Surface paneele. Samuti kalibreeriti objekti heledus siseruumides kasutamiseks 100–200 niti, kuigi see võiks olla palju heledam suurenenud pinge ja lühema elueaga nagu mis tahes muu kiirgav ekraan.

Valgusvälja labor

Üks SolidLIghti esimesi rakendusi on holograafilised kuvad sellistes kohtades nagu muuseumid.

Nägin ka teist demo, mille kohta ei oska NDA (mitteavaldamise lepingu) tõttu suurt midagi öelda. Võin öelda, et see oli interaktiivne holograafiline objekt, mis reageeris minu liigutustele reaalajas, mis oli tõeliselt hämmastav!

Millal saab osta?

Esimesed rakendused on tõenäoliselt avalikud meelelahutuskohad, nagu muuseumid, ettevõtete videoseinad ja ringhäälingu-/virtuaaltootmisrajatised, mida võiksime näha juba ühe kuni kolme aasta pärast. Tegelikult on ettevõte juba kogu oma esimese tootmistsükli ette müünud. Järgmisena on tootearenduse tegevuskavas lauaekraanid toodete visualiseerimiseks ja mängimiseks. Seejärel võimaldaks telekohaloleku sein kaugetel kolleegidel suhelda sama holograafilise objektiga. Lõpuks võisime mitte väga kauges tulevikus näha koduseks paigaldamiseks mõeldud tarbijatele mõeldud videoseinu.

Ja maksumus? Light Field Lab ütleb, et see on konkurentsivõimeline suurte, esmaklassiliste 8K microLED-videoseintega; suur Sony Crystal LED-sein muudab teid hõlpsalt seitsmekohaliseks. On selge, et SolidLIight ei ole enamiku tarbijate jaoks veel mõnda aega käeulatuses, kuid institutsionaalsed kliendid võivad millegi nii erakordse raha eest sellisest rahast loobuda.

Tegelikult on sellise ambitsioonika projekti rahastanud sellised ettevõtted nagu Comcast/NBCUniversal, Samsung, Verizon, Bosch ja teised – ekraanitehnoloogia, tootmise, kommunikatsiooni ja meedia ärivaldkonna peamised sidusrühmad, kes ilmselt usuvad, et see on Järgmine suur asi. Ma ei jõua ära oodata, millal SolidLighti tehnoloogiat kommertskohas kasutusele võetakse, ja ootan huviga selle edenemist.