O SolidLight do Light Field Lab oferece uma verdadeira exibição de vídeo holográfico
O sonho do vídeo holográfico tem sido um elemento básico da ficção científica – a imagem da princesa Leia transmitida de R2-D2 em Star Wars, o holodeck em Star Trek: The Next Generation e o tubarão que aparece em Marty McFly em Back to o Futuro II são apenas três exemplos. Bem, essa fantasia agora está prestes a se tornar realidade, mas sem quebrar as leis da física. Uma startup do Vale do Silício chamada Light Field Lab desenvolveu a primeira tecnologia de exibição digital verdadeiramente holográfica do mundo, que tive o privilégio de ver por mim mesmo durante uma visita aos escritórios da empresa esta semana.
Antes de dizer o que é, deixe-me dizer o que não é. Não é a tecnologia usada para ressuscitar Tupac Shakur no palco do Coachella em 2012; esse é um efeito de 160 anos chamado Pepper’s Ghost que literalmente usa fumaça e espelhos para refletir imagens flutuantes em 2D. E certamente não é 3D autoestereoscópico, que empresas como Samsung, Sony, Looking Glass e Stream TV demonstraram há anos. Essa tecnologia apresenta imagens 2D separadas para cada olho – contanto que você esteja no lugar certo – e às vezes causa tontura e náusea devido a algo chamado conflito de acomodação de vergência, que também pode afetar imagens estereoscópicas baseadas em óculos e monitores montados na cabeça .
Fundado em 2017, o Light Field Lab desenvolveu uma tecnologia chamada SolidLight, que replica exatamente como a luz se comporta no mundo real. Quando você olha para um objeto no mundo real, a luz do sol ou outra fonte reflete do objeto em muitos pontos diferentes em muitas direções diferentes, algumas das quais entram em seus olhos (veja a Fig. 1a). À medida que você se move ao redor do objeto, diferentes raios de luz – ou, mais propriamente, frentes de onda – entram em seus olhos e você vê diferentes perspectivas. Além disso, os objetos por trás dele são bloqueados da visão (ocluídos) de maneira diferente.
Laboratório de campo de luz
Figura 1a: Na vida real, a luz reflete de objetos em muitos pontos diferentes em muitas direções diferentes. Parte dessa luz entra em seus olhos.
Se você pudesse gerar todas essas frentes de onda de luz irradiando em muitas direções diferentes de muitos locais diferentes sem um objeto físico, você criaria uma verdadeira recriação holográfica desse objeto (veja a Fig. 1b). Isso é exatamente o que o SolidLight faz. Imagens estereoscópicas convencionais não podem fazer isso – toda a luz vem de um plano. Mesmo que cada olho seja apresentado a um ponto de vantagem 2D ligeiramente deslocado, trata-se de imagens, não de objetos – não é um verdadeiro holograma de forma alguma.
Laboratório de campo de luz
Fig. 1b: Light Field Lab O SolidLight recria as mesmas frentes de onda de luz que você veria na vida real, o que significa que você vê os objetos como se fossem reais.
Os problemas que o Light Field Lab resolveu incluem escala, densidade e computação. Para formar efetivamente um verdadeiro objeto holográfico, você precisa gerar e controlar a direção e a amplitude de dezenas ou centenas de bilhões de frentes de onda, que correspondem a pixels em uma exibição 2D. Lembre-se de que uma tela 4K tem 8,3 milhões de pixels, enquanto uma tela 8K de última geração tem 33 milhões de pixels; compare isso com os 10 bilhões de pixels por metro quadrado gerados pelo SolidLight!
É importante entender que todas as frentes de onda de uma cena estão presentes ao mesmo tempo e seus olhos podem se concentrar em qualquer ponto da cena a qualquer momento, como na vida real. As áreas nas quais você não foca exibem um desfoque da retina – novamente, exatamente como na vida real. Todos os atributos da luz no mundo real — reflexão, refração, difração, etc. — são reproduzidos fielmente. E o mais importante, não são necessários óculos especiais, rastreamento de cabeça ou outros acessórios.
Laboratório de campo de luz
O painel SolidLight consiste em fonte (neste diagrama, a matriz fotônica e o plano de modulação de amplitude são combinados em uma unidade) e um PhaseGuide óptico que juntos recriam frentes de onda de luz correspondentes a objetos reais. Seu olho não pode dizer a diferença entre real e holográfico porque não há diferença visual.
Tecnologia de bolo em camadas
Como o Light Field Lab faz isso? Com tecnologia que já gerou mais de 300 pedidos de patentes. O hardware é uma parede de vídeo modular SolidLight Surface com três componentes básicos. A primeira camada é uma matriz de fases baseada em silício de dispositivos emissores de luz no que a empresa chama de “polímero de nanopartículas". densidade muito maior do que até mesmo um painel microLED. Essa camada também inclui todos os componentes eletrônicos que fornecem algum poder de processamento sério.
A camada do meio é um plano de amplitude modulada, que, como o nome indica, modula a amplitude das frentes de onda de luz da matriz fotônica sob o controle da eletrônica. Como a matriz fotônica, a matriz de moduladores de luz consiste em nanopartículas sub-mícron controláveis individualmente. Esta camada condiciona as frentes de onda para a camada final; se você olhasse para a saída de luz do plano de amplitude modulada, seria apenas um monte de ruído.
Laboratório de campo de luz
Uma versão de mesa permitiria que uma imagem 3D se formasse no topo da superfície.
Finalmente, o plano de modulação PhaseGuide é uma camada óptica estática projetada em coordenação com as outras camadas para trazer os objetos projetados para o foco. As propriedades óticas precisas desses componentes podem ser configuradas pelo cliente – por exemplo, eles querem que os objetos estejam a meio metro na frente da tela, atrás da tela ou em outro lugar?
O bloco de construção básico é um submódulo sem moldura medindo mais de 6 × 4 polegadas com uma resolução de 16.000 × 10.000 pixels – ou seja, 160 milhões de pixels em cerca de 27 polegadas quadradas! Quinze submódulos são fundidos para formar um painel modular quadrado medindo cerca de meio metro de lado com impressionantes 2,5 bilhões de pixels, o que se traduz em 10 bilhões de pixels por metro quadrado. Vários painéis são então lado a lado para criar uma parede de vídeo SolidLight Surface de praticamente qualquer tamanho, como qualquer outro sistema de parede de vídeo LED modular. De acordo com a empresa, não há problema com a colocação precisa de elementos emissores de luz como nos monitores de microLED; o alinhamento e a calibração são feitos no software.
Praticamente todos os dados de cena 3D de sistemas CGI, como Unity, Unreal, Maya, Blender ou qualquer coisa com informações de profundidade, podem ser renderizados pelo software WaveTracer da SolidLight em tempo real sem a necessidade de ser “preparado”. O sinal fotônico vetorial codificado é análogo a um sinal de áudio espacial vetorizado Dolby Atmos. O sistema pode até sintetizar informações de profundidade em imagens 2D.
Em termos de vídeo comuns, o SolidLight pode exibir WCG de 10 bits (ampla gama de cores) a 60 quadros por segundo. Ele pode operar em taxas de quadros mais altas se isso for uma prioridade para os clientes do Light Field Lab no futuro. Ele também pode usar taxas mais lentas para induzir desfoque de movimento para efeito artístico.
hora de demonstração
A demonstração em si foi muito impressionante. Um painel de 28 polegadas (diagonal) foi montado atrás de uma estante de livros e cercado por plantas físicas de plástico. Um camaleão holográfico, carinhosamente chamado de Chammie, movia-se lentamente ao longo de um galho e mudava de cor. Eu poderia andar na frente do réptil, e o holograma ocluía completamente as plantas do mundo real atrás dele, como se fosse um objeto real e sólido. (As plantas atrás de Cammie estavam realmente escondidas ao lado, e sua imagem foi “retransmitida” para a área de demonstração e combinada com a do camaleão. Elas não poderiam estar onde pareciam estar fisicamente, porque isso teria bloqueado o luz do painel.)
Fui convidado a estender a mão e “tocar” Cammie, mas é claro que não pude, porque não havia nada físico ali. Segurar uma lupa até o objeto parecia exatamente como faria com um camaleão físico. Ao som de uma mosca zumbindo, a língua de Cammie disparou e uma das plantas físicas à sua frente tremeu em resposta graças a um atuador sincronizado – muito inteligente!
O sistema foi configurado para apresentar objetos dentro de um volume de 14 polegadas de diagonal por 6 polegadas de profundidade cerca de dois pés na frente do próprio painel com um ângulo de visão de pelo menos 100 graus e uma distância de visualização de cerca de três pés. Esses parâmetros são todos equilibrados dentro de um “orçamento de fótons” total; você pode aumentar um diminuindo outros ou pode aumentar o orçamento total de fótons adicionando mais painéis SolidLight Surface. Além disso, o brilho do objeto foi calibrado para 100-200 nits para aplicações internas, embora possa ser muito mais brilhante com aumento de voltagem e diminuição da vida útil como qualquer outro monitor emissivo.
Laboratório de campo de luz
Uma das primeiras aplicações do SolidLight serão exibições holográficas em locais como museus.
Também vi outra demonstração sobre a qual não posso falar muito por causa de um NDA (acordo de confidencialidade). Posso dizer que foi um objeto holográfico interativo que respondeu aos meus movimentos em tempo real, o que foi realmente incrível!
Quando você pode comprar um?
As primeiras aplicações provavelmente serão locais de entretenimento público, como museus, paredes de vídeo corporativas e instalações de transmissão/produção virtual, que poderemos ver em menos de um a três anos. Na verdade, a empresa já pré-vendeu toda a sua primeira produção. Em seguida, no roteiro de desenvolvimento de produtos, estão os monitores de mesa para visualização de produtos e jogos. Então, uma parede de telepresença permitiria que colegas remotos interagissem com o mesmo objeto holográfico. Finalmente, poderíamos ver video walls de consumo para instalação doméstica em um futuro não muito distante.
E o custo? O Light Field Lab diz que é competitivo com grandes paredes de vídeo microLED 8K premium; uma grande parede Sony Crystal LED irá facilmente atrasá-lo em sete dígitos. Claramente, o SolidLight não estará ao alcance da maioria dos consumidores por um bom tempo, mas os clientes institucionais podem gastar tanto dinheiro por algo tão extraordinário.
Na verdade, o financiamento para um projeto tão ambicioso veio de empresas como Comcast/NBCUniversal, Samsung, Verizon, Bosch e outras – partes interessadas importantes nos negócios de tecnologia de exibição, fabricação, comunicação e mídia que obviamente acreditam que este é o Próxima grande coisa. Mal posso esperar para ver a tecnologia SolidLight implantada em um local comercial e estou ansioso para acompanhar seu progresso com grande interesse.