Light Field Labin SolidLight tarjoaa todellisen holografisen videonäytön
Unelma holografisesta videosta on pitkään kuulunut tieteiskirjallisuuteen – prinsessa Leian kuva, joka säteili R2-D2:sta Star Warsissa, holokannella Star Trek: The Next Generation -elokuvassa ja hai, joka ponnahtaa esiin Marty McFlyssä Back to -elokuvassa. Future II on vain kolme esimerkkiä. No, tuo fantasia on nyt valmiina muuttumaan todeksi, mutta rikkomatta fysiikan lakeja. Piilaakson startup nimeltä Light Field Lab on kehittänyt maailman ensimmäisen aidosti holografisen digitaalisen näytön teknologian, jonka minulla oli etuoikeus nähdä itse vieraillessani yrityksen toimistoissa tällä viikolla.
Ennen kuin kerron sinulle, mikä se on, kerron sinulle, mitä se ei ole. Se ei ole tekniikka, jolla Tupac Shakur herätettiin henkiin Coachellan konserttilavalle vuonna 2012; Se on 160 vuotta vanha tehoste nimeltä Pepper’s Ghost, joka kirjaimellisesti käyttää savua ja peilejä heijastamaan 2D-keluvia kuvia. Ja se ei todellakaan ole autostereoskooppinen 3D, jota Samsung, Sony, Looking Glass ja Stream TV ovat osoittaneet vuosia. Tämä tekniikka näyttää erilliset 2D-kuvat kummallekin silmälle – niin kauan kuin olet oikeassa paikassa – ja aiheuttaa toisinaan huimausta ja pahoinvointia johtuen vergence-accommodation -konfliktista, joka voi myös vaivata lasipohjaisia stereoskooppisia kuvia ja päähän kiinnitettyjä näyttöjä. .
Vuonna 2017 perustettu Light Field Lab on kehittänyt SolidLight-nimisen teknologian, joka jäljittelee tarkasti valon käyttäytymistä todellisessa maailmassa. Kun katsot kohdetta todellisessa maailmassa, auringosta tai muusta lähteestä tuleva valo heijastuu kohteesta monista eri kohdista moniin eri suuntiin, joista osa pääsee silmiisi (katso kuva 1a). Kun liikut kohteen ympärillä, eri valonsäteet – tai oikeammin aaltorintamat – tulevat silmiisi ja näet erilaisia näkökulmia. Lisäksi sen takana olevat kohteet estetään näkyvistä (tukitaan) eri tavalla.
Valokenttälaboratorio
Kuva 1a: Todellisessa elämässä valo heijastuu esineistä monista eri kohdista moniin eri suuntiin. Osa valosta pääsee silmiisi.
Jos voisit luoda kaikki ne valoaaltorintamat, jotka säteilevät moniin eri suuntiin monista eri paikoista ilman fyysistä esinettä, loisit todellisen holografisen toiston kyseisestä kohteesta (katso kuva 1b). Juuri tätä SolidLight tekee. Perinteiset stereoskooppiset kuvat eivät pysty siihen – kaikki valo tulee yhdestä tasosta. Vaikka jokaisella silmällä on hieman siirtynyt 2D-näkökulma, se on kuvia, ei esineitä – ei millään tavalla todellinen hologrammi.
Valokenttälaboratorio
Kuva 1b: Light Field Lab SolidLight luo samat valon aaltorintamat kuin näkisit todellisessa elämässä, mikä tarkoittaa, että näet esineet ikään kuin ne olisivat todellisia.
Light Field Labin ratkaisemia ongelmia ovat mittakaava, tiheys ja laskenta. Todellisen holografisen objektin muodostamiseksi tehokkaasti sinun on luotava ja ohjattava kymmenien tai satojen miljardien aaltorintamien suuntaa ja amplitudia, jotka vastaavat 2D-näytön pikseleitä. Muista, että 4K-näytössä on 8,3 miljoonaa pikseliä, kun taas huippuluokan 8K-näytössä on 33 miljoonaa pikseliä; vertaa sitä SolidLightin tuottamaan 10 miljardiin pikseliin neliömetriä kohti!
On tärkeää ymmärtää, että kohtauksen kaikki aaltorintamat ovat läsnä kerralla ja silmäsi voivat keskittyä mihin tahansa kohtauksen kohtaan milloin tahansa, aivan kuten oikeassa elämässä. Alueilla, joihin et keskity, näkyy verkkokalvon sumeutta – jälleen, aivan kuten oikeassa elämässä. Kaikki valon ominaisuudet todellisessa maailmassa – heijastus, taittuminen, diffraktio jne. – toistetaan uskollisesti. Ja mikä tärkeintä, erityisiä laseja, pään seurantaa tai muita tarvikkeita ei tarvita.
Valokenttälaboratorio
SolidLight-paneeli koostuu lähteestä (tässä kaaviossa fotoniryhmä ja amplitudimodulaatiotaso on yhdistetty yhdeksi yksiköksi) ja optisesta PhaseGuidesta, jotka yhdessä luovat todellisia kohteita vastaavat valon aaltorintamat. Silmäsi ei pysty erottamaan todellista ja holografista eroa, koska visuaalista eroa ei ole.
Kerroskakkutekniikka
Miten Light Field Lab tekee sen? Teknologialla, jolla on jo yli 300 patenttihakemusta. Laitteisto on modulaarinen SolidLight Surface -videoseinä, jossa on kolme peruskomponenttia. Ensimmäinen kerros on piipohjainen vaiheistettu joukko valoa emittoivia laitteita, joita yritys kutsuu "nanohiukkaspolymeeriksi". Yrityksen edustajat eivät täsmentäneet tarkasti, mitä nämä laitteet ovat; ilmeisesti ne eivät ole LEDejä, ja ne on pakattu paljon suurempi tiheys kuin edes microLED-paneelissa.Tämä kerros sisältää myös kaiken elektroniikan, joka tuottaa vakavaa prosessointitehoa.
Keskikerros on moduloitu amplituditaso, joka nimensä mukaisesti moduloi valon aaltorintojen amplitudia fotonijoukosta elektroniikan ohjauksessa. Kuten fotoniryhmä, myös valomodulaattoreiden ryhmä koostuu yksilöllisesti ohjattavista submikronisista nanopartikkeleista. Tämä kerros säätää aaltorintamat lopulliselle kerrokselle; Jos katsoisit moduloidun amplituditason valontuottoa, se olisi vain joukko kohinaa.
Valokenttälaboratorio
Pöytäversio mahdollistaisi 3D-kuvan muodostumisen pinnan päälle.
Lopuksi PhaseGuide-modulaatiotaso on staattinen optinen kerros, joka on suunniteltu koordinoimaan muiden kerrosten kanssa projisoitujen kohteiden tarkentamiseksi. Asiakas voi itse määrittää näiden komponenttien tarkat optiset ominaisuudet – esimerkiksi haluavatko kohteet olla kahden metrin päässä näytön edessä, näytön takana vai jossain muualla?
Perusrakennuspalikka on kehyksetön alimoduuli, jonka koko on yli 6 × 4 tuumaa ja jonka resoluutio on 16 000 × 10 000 pikseliä – eli 160 miljoonaa pikseliä noin 27 neliötuumassa! Viisitoista alimoduulia on sulatettu muodostamaan neliön muotoinen modulaarinen paneeli, jonka sivumitta on noin puoli metriä, ja jossa on huikeat 2,5 miljardia pikseliä, mikä tarkoittaa 10 miljardia pikseliä neliömetriä kohti. Useat paneelit laatoitetaan sitten lähes minkä kokoisen SolidLight Surface -videoseinän luomiseksi, kuten mikä tahansa muu modulaarinen LED-videoseinäjärjestelmä. Yrityksen mukaan valoa emittoivien elementtien täsmällinen sijoittaminen ei ole ongelma, kuten microLED-näytöissä; kohdistus ja kalibrointi tehdään ohjelmistolla.
Melkein kaikki 3D-kohtaustiedot CGI-järjestelmistä, kuten Unity, Unreal, Maya, Blender tai mistä tahansa syvyystietoa sisältävästä tiedosta, voidaan renderöidä SolidLightin WaveTracer-ohjelmistolla reaaliajassa ilman, että sitä tarvitsee "esipaistaa". Koodattu, vektoroitu fotonisignaali on analoginen Dolby Atmos -vektorisoidun spatiaalisen äänisignaalin kanssa. Järjestelmä voi jopa syntetisoida syvyystiedot 2D-kuviin.
Yleisesti ottaen SolidLight voi näyttää 10-bittistä WCG:tä (laaja väriskaala) 60 ruudun sekunnissa. Se voi toimia suuremmilla kuvanopeuksilla, jos sen pitäisi olla Light Field Labin asiakkaiden prioriteetti tulevaisuudessa. Se voi myös käyttää hitaampia nopeuksia liikkeen epäterävyyden aikaansaamiseksi taiteellisen vaikutuksen saavuttamiseksi.
Demo aika
Itse demo oli vaikuttavin. Yksi 28 tuuman (diagonaalinen) paneeli asennettiin kirjahyllyn taakse ja ympäröitiin fyysisillä muovikasveilla. Holografinen kameleontti, jota hellästi kutsuttiin Chammiksi, liikkui hitaasti oksaa pitkin ja vaihtoi väriä. Pystyin kävelemään matelijan edessä, ja hologrammi peitti sen takana olevat todelliset kasvit täysin, aivan kuin se olisi todellinen, kiinteä esine. (Cammien takana olevat kasvit olivat itse asiassa piilossa sivussa, ja niiden kuva "välitettiin" demo-alueelle ja yhdistettiin kameleonttien kanssa. Ne eivät voineet olla fyysisesti siellä, missä ne näyttivät olevan, koska se olisi estänyt valo paneelista.)
Minut kutsuttiin ojentautumaan ja "koskettamaan" Cammietä, mutta en tietenkään voinut, koska siellä ei ollut mitään fyysistä. Suurennuslasin pitäminen esinettä vasten näytti täsmälleen samalta kuin fyysisellä kameleontilla. Kärpäsen surinan kuultuaan Cammien kieli lensi ulos, ja yksi sen edessä olevista fyysisistä kasveista vapisi vastauksena synkronoidun toimilaitteen ansiosta – erittäin fiksua!
Järjestelmä oli konfiguroitu esittämään esineitä 14 tuuman lävistäjä ja 6 tuuman syvä tilavuus noin kaksi jalkaa itse paneelin edessä katselukulmalla vähintään 100 astetta ja kohteen katseluetäisyydellä noin kolme jalkaa. Nämä parametrit ovat kaikki tasapainossa "fotonibudjetin" sisällä; voit lisätä yhtä vähentämällä muita tai voit lisätä kokonaisfotonibudjettia lisäämällä SolidLight Surface -paneeleja. Lisäksi objektin kirkkaus kalibroitiin 100-200 nitiin sisäkäyttöä varten, vaikka se voisi olla paljon kirkkaampi jännitteellä ja lyhennetyllä käyttöiällä kuten mikä tahansa muu emissiivinen näyttö.
Valokenttälaboratorio
Yksi SolidLightin ensimmäisistä sovelluksista tulee olemaan holografiset näytöt esimerkiksi museoissa.
Näin myös toisen demon, josta en voi sanoa paljoakaan salassapitosopimuksen (NDA) vuoksi. Voin sanoa, että se oli interaktiivinen holografinen objekti, joka vastasi liikkeisiini reaaliajassa, mikä oli todella hämmästyttävää!
Milloin voit ostaa sellaisen?
Ensimmäiset sovellukset ovat todennäköisesti julkisia viihdepaikkoja, kuten museoita, yritysvideoseiniä ja lähetys-/virtuaalituotantotiloja, jotka voimme nähdä vain yhdestä kolmeen vuodessa. Itse asiassa yritys on jo ennakkomyynnyt koko ensimmäisen tuotantonsa. Seuraavaksi tuotekehityksen etenemissuunnitelmassa ovat pöytänäytöt tuotteiden visualisointia ja pelaamista varten. Sitten etänäkyvyysseinä antaisi etäkollegoille mahdollisuuden olla vuorovaikutuksessa saman holografisen kohteen kanssa. Lopuksi voimme nähdä kuluttajavideoseinät kotiasennuksiin lähitulevaisuudessa.
Ja kustannukset? Light Field Lab sanoo olevansa kilpailukykyinen suurten, ensiluokkaisten 8K microLED-videoseinien kanssa; Iso Sony Crystal LED -seinä tuo sinut helposti seitsemän numeroa taaksepäin. On selvää, että SolidLight ei ole useimpien kuluttajien ulottuvilla vielä pitkään aikaan, mutta instituutioasiakkaat voivat pudottaa tällaisen rahan jostain niin poikkeuksellisesta.
Itse asiassa tällaisen kunnianhimoisen hankkeen rahoituksen ovat saaneet Comcast/NBCUniversal, Samsung, Verizon, Bosch ja muut – näyttötekniikan, valmistuksen, viestinnän ja median avainsidosryhmät, jotka ilmeisesti uskovat, että tämä on Seuraava iso juttu. En malta odottaa näkeväni SolidLight-teknologian käyttöönoton kaupallisessa paikassa, ja odotan innolla sen edistymistä suurella mielenkiinnolla.