你看到的“马云”是假的,不过三星这次倒是整了点真东西( 二 )


既是全息的一大步 , 也是移动端的一大步
三星跨出的这两步 , 一是视角、分辨率和体积的一大步;二是移动端应用的一大步 。
先上一张图 , 这是此次三星达到的效果:
你看到的“马云”是假的,不过三星这次倒是整了点真东西文章插图
手机拍摄的全息显示效果(图源: Nature Communications)
可以看到 , 这基本达到了我们在科幻电影中看到的效果 , 人手(真实图像)和仙女(虚拟图像)距离镜头都是30厘米 , 二者都拥有虚化效果 。 当然 , 图像背后还是有显示屏的 。
关于实现全息视频显示器的难点 , 三星的研究人员表示主要有三:
空间带宽积(SBP) , SBP表示成像系统所传递的信息量 , 简单来说就是看到的空间范围;
需要复杂的光学部件和相当大的空间来操纵光线 ;
对处理器的计算能力要求高 。
三星表示此次解决了上述所有三种问题 。
你看到的“马云”是假的,不过三星这次倒是整了点真东西文章插图
全息视频显示器结构(图源:Nature Communications)
这个显示器系统包括光学组件(光束偏转器、相干背光单元和几何相位透镜)、全息视频处理器板、空间光调制器、电源连接器和其他杂项组件 。
SBP没有单位 , 可以用W×θ=λ×N这个方程来表示 , 其中W为图像尺寸 , θ为视角 , λ为波长 , N为像素数 。
可以看出 , 在像素数一定的情况下 , 全息图像的尺寸和视角此消彼长 。 例如 , 在1080P分辨率下 , 10英寸屏幕上的全息图像可视角度只有0.25度 , 而30英寸时只有0.1度 。
这种尺寸和视角根本无法满足观看体验 。 因此 , 我们可以在像素上下功夫 。 不过 , 根据此前的研究显示 , 要在10英寸屏幕上实现30度的视角 , 那么分辨率必须达到221K , 而国内目前连2K都还没普及呢 。
此外 , 这种级别的分辨率需要极大的运算量 , 根本无法在移动端实现 。
为了解决这一问题 , 三星加入了转向背光单元(S-BLU)来保证图像尺寸、视角和像素 。
S-BLU 是扩大全息显示器视角的关键组件 。 在传统的光束转向中 , 受集光率限制 , 最大转向角会随着光源面积的增加而减小 。
而在这一系统中 , 研究人员将红光和绿光的第一波导和蓝光的第二波导叠加在一起 , 成功解决了集光率问题 , 增大了显示器的可视角度 , 使其达到了30度 。
在光学部件和空间方面 , 三星的这一显示器也做得不错 。 和最前方厚度为1厘米 , 大小为10英寸的屏幕相比 , 光学部件体积并不大 。
全息视频处理器采用单芯片 FPGA 构建 , 具有布线资源丰富 , 可重复编程和集成度高 , 投资较低的特点 。
该处理器实现以每秒 30 帧(fps)的速度生成 3840*2160 像素的双目全息彩色图像 。
最为重要的是 , 研究人员在系统总线中还考虑到了智能手机的兼容性 , 使用了第四代通用接口规范 。
我们猜测 , 这或许是三星在手机上实现全息显示功能的前瞻布局 。
三星还放出了一段演示视频用来“炫技“:
你看到的“马云”是假的,不过三星这次倒是整了点真东西文章插图
全息视频演示 (图源:Nature Communications)
画面中 , 珊瑚和假山都是真实存在的 , 而屏幕中的画面则是虚拟的 。 更重要的是 , 由于所有物体相距人眼的距离不同 , 全息物体的锐度会随着相机焦距的变化而变化 , 聚焦时 , 图像会变得非常清晰 , 这和普通的3D显示器是不同的 。
李逵难见 , 李鬼横行
在影视作品中 , 全息图像可以直接在空气中显示 。 毫无疑问 , 这种技术更为高级 , 它直接把空气作为显示屏 。
这一技术虽然美好 , 但却很难实现 , 因为我们无法控制光在空气中显示的长度来实现立体感 。
不过 , 也不是完全没有希望 。 2015年 , 韩国研究人员在实验室中利用高性能彩色激光制造出世界首例 360 度彩色全息图 。 虽然演示影像只是一个彩色魔方 , 但却动用了 16 个不同领域的科研人员花了 2 年时间 , 且耗资不菲 。
但是 , 我们在生活中又常常听到“全息”两个字 , 比如在演唱会上出现的虚拟偶像以及今年7月在世界人工智能大会上出现的虚拟马云 。
你看到的“马云”是假的,不过三星这次倒是整了点真东西文章插图
马云在世界人工智能大会的“全息”演讲
虽然套用了全息二字 , 但其实他们只能算是伪全息 。
实现这种全息显示并不难 , 只要用好佩珀尔幻象即可 。
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