SolidLight de Light Field Lab offre un véritable affichage vidéo holographique
Le rêve de la vidéo holographique est depuis longtemps un incontournable de la science-fiction: l’image de la princesse Leia diffusée depuis R2-D2 dans Star Wars, le holodeck dans Star Trek: La nouvelle génération, et le requin qui surgit chez Marty McFly dans Back to le Future II ne sont que trois exemples. Eh bien, ce fantasme est maintenant sur le point de devenir réalité, mais sans enfreindre les lois de la physique. Une startup de la Silicon Valley appelée Light Field Lab a développé la première technologie d’affichage numérique véritablement holographique au monde, que j’ai eu le privilège de voir par moi-même lors d’une visite dans les bureaux de l’entreprise cette semaine.
Avant de vous dire ce que c’est, laissez-moi vous dire ce que ce n’est pas. Ce n’est pas la technologie utilisée pour ressusciter Tupac Shakur sur la scène de concert à Coachella en 2012 ; c’est un effet vieux de 160 ans appelé Pepper’s Ghost qui utilise littéralement de la fumée et des miroirs pour refléter des images flottantes 2D. Et ce n’est certainement pas la 3D autostéréoscopique, ce que des sociétés telles que Samsung, Sony, Looking Glass et Stream TV ont démontré pendant des années. Cette technologie présente des images 2D distinctes à chaque œil, tant que vous êtes au bon endroit, et provoque parfois des étourdissements et des nausées en raison de quelque chose appelé conflit vergence-accommodation, qui peut également affecter les images stéréoscopiques basées sur des lunettes et les écrans montés sur la tête. .
Fondé en 2017, Light Field Lab a développé une technologie appelée SolidLight, qui reproduit exactement le comportement de la lumière dans le monde réel. Lorsque vous regardez un objet dans le monde réel, la lumière du soleil ou d’une autre source est réfléchie par l’objet en de nombreux points différents dans de nombreuses directions différentes, dont certaines pénètrent dans vos yeux (voir Fig. 1a). Lorsque vous vous déplacez autour de l’objet, différents rayons lumineux – ou, plus exactement, des fronts d’onde – pénètrent dans vos yeux et vous voyez différentes perspectives. De plus, les objets derrière lui sont bloqués de la vue (occlus) différemment.
Laboratoire de champ lumineux
Figure 1a : Dans la vie réelle, la lumière est réfléchie par des objets en de nombreux points différents dans de nombreuses directions différentes. Une partie de cette lumière entre dans vos yeux.
Si vous pouviez générer tous ces fronts d’onde lumineux rayonnant dans de nombreuses directions différentes à partir de nombreux endroits différents sans objet physique, vous créeriez une véritable recréation holographique de cet objet (voir Fig. 1b). C’est exactement ce que fait SolidLight. Les images stéréoscopiques conventionnelles ne peuvent pas le faire – toute la lumière provient d’un seul plan. Même si chaque œil est présenté avec un point de vue 2D légèrement déplacé, il s’agit d’images, pas d’objets, et non d’un véritable hologramme.
Laboratoire de champ lumineux
Fig. 1b: Light Field Lab SolidLight recrée les mêmes fronts d’onde lumineux que vous verriez dans la vie réelle, ce qui signifie que vous voyez les objets comme s’ils étaient réels.
Les problèmes que Light Field Lab a résolus incluent l’échelle, la densité et le calcul. Pour former efficacement un véritable objet holographique, vous devez générer et contrôler la direction et l’amplitude de dizaines ou de centaines de milliards de fronts d’onde, qui correspondent à des pixels sur un écran 2D. Gardez à l’esprit qu’un écran 4K a 8,3 millions de pixels, tandis qu’un écran 8K à la pointe de la technologie a 33 millions de pixels ; comparez cela avec les 10 milliards de pixels par mètre carré générés par SolidLight !
Il est important de comprendre que tous les fronts d’onde d’une scène sont présents en même temps et que vos yeux peuvent se concentrer sur n’importe quel point de la scène à tout moment, comme dans la vraie vie. Les zones sur lesquelles vous ne vous concentrez pas présentent un flou rétinien, comme dans la vraie vie. Tous les attributs de la lumière dans le monde réel – réflexion, réfraction, diffraction, etc. – sont fidèlement reproduits. Et surtout, aucune lunette spéciale, suivi de la tête ou autre accessoire n’est requis.
Laboratoire de champ lumineux
Le panneau SolidLight se compose d’une source (dans ce schéma, le réseau photonique et le plan de modulation d’amplitude sont combinés en une seule unité) et d’un PhaseGuide optique qui recréent ensemble des fronts d’onde lumineux correspondant à des objets réels. Votre œil ne peut pas faire la différence entre réel et holographique car il n’y a pas de différence visuelle.
Technologie Layer-Cake
Comment fonctionne Light Field Lab? Avec une technologie qui a déjà généré plus de 300 dépôts de brevets. Le matériel est un mur vidéo modulaire SolidLight Surface avec trois composants de base. La première couche est un réseau phasé à base de silicium de dispositifs électroluminescents dans ce que l’entreprise appelle un "polymère de nanoparticules". densité beaucoup plus élevée que même un panneau microLED.Cette couche comprend également toute l’électronique qui fournit une puissance de traitement importante.
La couche intermédiaire est un plan à amplitude modulée qui, comme son nom l’indique, module l’amplitude des fronts d’onde lumineux du réseau photonique sous le contrôle de l’électronique. Comme le réseau photonique, le réseau de modulateurs de lumière est constitué de nanoparticules submicroniques contrôlables individuellement. Cette couche conditionne les fronts d’onde pour la couche finale ; si vous deviez regarder la lumière émise par le plan à amplitude modulée, ce ne serait qu’un tas de bruit.
Laboratoire de champ lumineux
Une version de table permettrait à une image 3D de se former au-dessus de la surface.
Enfin, le plan de modulation PhaseGuide est une couche optique statique conçue en coordination avec les autres couches pour mettre au point les objets projetés. Les propriétés optiques précises de ces composants peuvent être configurées par le client. Par exemple, souhaite-t-il que les objets soient à deux pieds devant l’écran, derrière l’écran ou ailleurs ?
Le bloc de construction de base est un sous-module sans lunette mesurant plus de 6 × 4 pouces avec une résolution de 16 000 × 10 000 pixels, soit 160 millions de pixels dans environ 27 pouces carrés! Quinze sous-modules sont fusionnés pour former un panneau modulaire carré mesurant environ un demi-mètre de côté avec un nombre impressionnant de 2,5 milliards de pixels, ce qui se traduit par 10 milliards de pixels par mètre carré. Plusieurs panneaux sont ensuite carrelés pour créer un mur vidéo SolidLIght Surface d’à peu près n’importe quelle taille, comme tout autre système de mur vidéo LED modulaire. Selon la société, il n’y a aucun problème avec le placement précis des éléments électroluminescents comme c’est le cas dans les écrans microLED ; l’alignement et l’étalonnage sont effectués dans le logiciel.
À peu près toutes les données de scène 3D provenant de systèmes CGI tels que Unity, Unreal, Maya, Blender ou tout autre élément contenant des informations de profondeur peuvent être rendues par le logiciel WaveTracer de SolidLight en temps réel sans avoir besoin d’être "pré-cuites". Le signal photonique vectorisé codé est analogue à un signal audio spatial vectorisé Dolby Atmos. Le système peut même synthétiser les informations de profondeur dans les images 2D.
En termes vidéo courants, SolidLight peut afficher WCG 10 bits (large gamme de couleurs) à 60 images par seconde. Il peut fonctionner à des fréquences d’images plus élevées si cela devait être une priorité pour les clients de Light Field Lab à l’avenir. Il peut également utiliser des taux plus lents pour induire un flou de mouvement pour un effet artistique.
Temps de démonstration
La démo elle-même était la plus impressionnante. Un panneau de 28 pouces (diagonale) a été monté derrière une bibliothèque et entouré de plantes en plastique physiques. Un caméléon holographique, affectueusement appelé Chammie, s’est déplacé lentement le long d’une branche et a changé de couleur. Je pouvais me promener devant le reptile et l’hologramme occultait complètement les plantes du monde réel derrière lui, comme s’il s’agissait d’un objet réel et solide. (Les plantes derrière Cammie étaient en fait cachées sur le côté, et leur image était "retransmise" dans la zone de démonstration et combinée avec celle du caméléon. Elles ne pouvaient pas être là où elles semblaient être physiquement, car cela aurait bloqué le lumière du panneau.)
J’ai été invité à tendre la main et à "toucher" Cammie, mais bien sûr, je ne pouvais pas, car il n’y avait rien de physique là-bas. Tenir une loupe devant l’objet ressemblait exactement à ce qu’il ferait avec un caméléon physique. Au son d’une mouche bourdonnante, la langue de Cammie a jailli, et l’une des plantes physiques devant elle a tremblé en réponse grâce à un actionneur synchronisé – très intelligent !
Le système a été configuré pour présenter des objets dans un volume de 14 pouces de diagonale sur 6 pouces de profondeur à environ deux pieds devant le panneau lui-même avec un angle de vision d’au moins 100 degrés et une distance de vision cible d’environ trois pieds. Ces paramètres sont tous équilibrés dans un "budget photon" total ; vous pouvez en augmenter un en diminuant les autres, ou vous pouvez augmenter le budget photon total en ajoutant plus de panneaux SolidLight Surface. De plus, la luminosité de l’objet a été calibrée à 100-200 nits pour les applications intérieures, bien qu’elle puisse être beaucoup plus lumineuse avec une tension accrue et une durée de vie réduite comme tout autre écran émissif.
Laboratoire de champ lumineux
L’une des premières applications de SolidLIght sera l’affichage holographique dans des lieux tels que les musées.
J’ai également vu une autre démo dont je ne peux pas dire grand-chose à cause d’un NDA (accord de non-divulgation). Je peux dire que c’était un objet holographique interactif qui répondait à mes mouvements en temps réel, ce qui était vraiment incroyable !
Quand peut-on en acheter un ?
Les premières applications seront probablement les lieux de divertissement public tels que les musées, les murs vidéo d’entreprise et les installations de diffusion/production virtuelle, que nous pourrions voir d’ici à peine un à trois ans. En fait, l’entreprise a déjà pré-vendu l’intégralité de son premier cycle de production. Ensuite, dans la feuille de route de développement de produits, les écrans de table pour la visualisation des produits et les jeux. Ensuite, un mur de téléprésence permettrait à des collègues distants d’interagir avec le même objet holographique. Enfin, nous pourrions voir des murs vidéo grand public pour une installation à domicile dans un avenir pas trop lointain.
Et le coût? Light Field Lab dit qu’il est compétitif avec les grands murs vidéo microLED 8K haut de gamme; un grand mur Sony Crystal LED vous coûtera facilement sept chiffres. De toute évidence, SolidLIght ne sera pas à la portée de la plupart des consommateurs pendant un bon moment, mais les clients institutionnels pourraient laisser tomber ce genre d’argent pour quelque chose d’aussi extraordinaire.
En fait, le financement d’un projet aussi ambitieux est venu de Comcast / NBCUniversal, Samsung, Verizon, Bosch et d’autres – des acteurs clés du secteur de la technologie d’affichage, de la fabrication, de la communication et des médias qui croient évidemment que c’est le Prochaine grande chose. J’ai hâte de voir la technologie SolidLight déployée dans un lieu commercial, et j’ai hâte de suivre ses progrès avec beaucoup d’intérêt.