Light Field Lab展示SolidLight全息顯示平臺(tái)——無(wú)需頭戴設(shè)備真全息圖

　　我們生活在一個(gè)滿是2D顯示器的世界中，但Light Field Lab希望幫助我們逃離這里。日前，這家硅谷初創(chuàng)公司展示了名為SolidLight的全新顯示平臺(tái)，并表示這是有史以來(lái)最高分辨率的全息顯示器。

　　是的，漂浮在空中的小型變色龍比《星球大戰(zhàn)》中萊婭公主的偽全息圖更為逼真。盡管要在質(zhì)量方面優(yōu)于1977年的電影并不難，但要?jiǎng)?chuàng)造出真正的全息圖，你一般需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

　　日前，Venturebeat記者拜訪了Light Field Lab位于加州圣何塞的總部，采用了首席執(zhí)行官喬恩·卡拉芬(Jon Karafin)和體驗(yàn)了所述的全息顯示平臺(tái)。

　　對(duì)于上面的變色龍演示，團(tuán)隊(duì)增加了人造叢林般的植物和匹配的音響效果來(lái)營(yíng)造氣氛。位于正中間的是全息變色龍。你可以看到，它稍微移動(dòng)身體，然后伸出舌頭獵殺一只蒼蠅，而這造成了塑料植物的震動(dòng)。如果仔細(xì)看，它有點(diǎn)模糊，比周圍的環(huán)境更加像素化。不過(guò)，它是一個(gè)3D全息對(duì)象，所以你從不同角度來(lái)查看變色龍。

　　1. 規(guī)格

　　演示看起來(lái)十分簡(jiǎn)單，但幕后卻異常復(fù)雜。據(jù)悉，這項(xiàng)研究已經(jīng)進(jìn)行了至少四年時(shí)間。

　　卡拉芬說(shuō)道：“這令人感到非常興奮，因?yàn)楹荛L(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，我們一直在尋找一種能夠用光線創(chuàng)建對(duì)象的全新方法。我們可以向你證明我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，現(xiàn)在我們要擴(kuò)展它以構(gòu)建更大的對(duì)象。”Light Field Lab必須用產(chǎn)生全息圖的小型子模塊/全息磚塊來(lái)組裝顯示器，亦即SolidLight Surface。每個(gè)子模塊/全息磚塊是16K×10K像素，而子模塊/全息磚塊的顯示表面是6英寸乘4英寸。

　　卡拉芬指出：“這是我們第一次公布這項(xiàng)技術(shù)的規(guī)格。”

　　通過(guò)將15個(gè)全息圖子模塊/全息磚塊組合在一起，團(tuán)隊(duì)可以組裝一個(gè)28英寸的全息顯示器。它可以用25億像素來(lái)生成全息對(duì)象，并將其縮放到28英寸的顯示空間之內(nèi)。圖像的密度約為每米100億像素。你可以從不同的視角查看變色龍，而當(dāng)你轉(zhuǎn)離顯示器時(shí)，這個(gè)全息生物就會(huì)從視線中消失。當(dāng)然，如果走近一點(diǎn)，你可以看到“紗窗效應(yīng)”和像素化效果。對(duì)于這種全息圖像，團(tuán)隊(duì)在大小、比例和密度上進(jìn)行了權(quán)衡。

　　Light Field Lab現(xiàn)在正在接受SolidLight系統(tǒng)的預(yù)訂，并計(jì)劃明年發(fā)貨。他補(bǔ)充道：“在接下來(lái)的幾年里，你將看到我們第一批客戶的安裝。”

　　這家公司的目標(biāo)是利用子模塊/全息磚塊創(chuàng)建模塊化的全息視頻墻，并投射出巨大的3D對(duì)象，如博物館中的恐龍。隨著時(shí)間的推移，團(tuán)隊(duì)希望以每米100億像素的分辨率建造視頻墻，從而在劇院、商店和娛樂(lè)中心等場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)巨大的全息顯示平臺(tái)。

　　卡拉芬表示：“你將能在非常巨大的環(huán)境中看到這種類型的體驗(yàn)。”

　　2. 技術(shù)

　　全息圖是光的記錄和投影。

　　我們周圍的一切都是眼睛可見(jiàn)且可由大腦視覺(jué)皮層處理的光能的集合。“光場(chǎng)”定義光子如何在空間中傳播以及如何與材質(zhì)表面相互作用。我們?nèi)庋鄹兄�的�?duì)象是聚焦在我們眼睛后面的一束束光。

　　Light Field Lab的技術(shù)通過(guò)生成大量的視角來(lái)在屏幕外重新創(chuàng)建光學(xué)物理所稱的“真實(shí)圖像(Real Image)”。視角會(huì)隨著視點(diǎn)和位置的變化而正確變化，就像現(xiàn)實(shí)世界一樣。這是通過(guò)一個(gè)直接發(fā)射的模塊化平板顯示表面與一系列復(fù)雜的波導(dǎo)耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，波導(dǎo)會(huì)對(duì)密集的準(zhǔn)直光線場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制。通過(guò)這種實(shí)現(xiàn)，當(dāng)在任何方向移動(dòng)時(shí)，你可以保持合適的運(yùn)動(dòng)視差，以及反射和折射行為。你的眼睛可以自由聚焦全息對(duì)象。結(jié)果是大腦將其感知為“真實(shí)”。換言之，Light Field Lab創(chuàng)建了一種無(wú)需頭戴設(shè)備的真正全息圖。

　　顯示器沒(méi)有頭部追蹤，沒(méi)有暈動(dòng)癥，沒(méi)有延遲。

　　卡拉芬解釋說(shuō)：“你不是看到一只鳥(niǎo)或一朵花。你看到的是光子與材料屬性相互作用。最終，我們看到的是一個(gè)人眼可以自由聚焦的波前。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)槟愕难劬δ軌蜃匀痪劢�、�?huì)聚和調(diào)節(jié)。這是平板顯示器永遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的事情。所以，我們消除了頭戴式設(shè)備和其他所有配件，我們可以直接創(chuàng)建真實(shí)對(duì)象。”

　　Light Field Lab的技術(shù)將尺寸、分辨率和密度結(jié)合起來(lái)，以投射出在物理空間中精確移動(dòng)、折射和反射的SoligLight對(duì)象。

　　直接發(fā)射的模塊化SolidLight Surfaces形成密集會(huì)聚波前，光子分辨率達(dá)到數(shù)十億像素。SolidLight不受設(shè)備限制，并希望幫助用戶看到脫離屏幕且與現(xiàn)實(shí)難以區(qū)分的數(shù)字對(duì)象。當(dāng)然，現(xiàn)在的數(shù)字對(duì)象可以區(qū)分辨認(rèn)，但在未來(lái)，技術(shù)的效果會(huì)變得更好。作為說(shuō)明，在2018年的時(shí)候，子模塊/全息磚塊只能展示60Hz的1.6億像素圖像。

　　Light Field Lab已經(jīng)開(kāi)始向客戶提供SolidLight交鑰匙解決方案，從而幫助他們創(chuàng)建產(chǎn)品展示。實(shí)時(shí)交互則由Light Field Lab專有的WaveTracer硬件和軟件提供支持，然后全部整合成由SolidLight Surface組成的全息視頻墻。

　　SolidLight Surface可擴(kuò)展，從而適應(yīng)廣泛的下一代娛樂(lè)、廣告和商業(yè)應(yīng)用。Light Field Lab正著眼于大規(guī)模生產(chǎn)以支持消費(fèi)市場(chǎng)。

　　卡拉芬說(shuō)：“只有當(dāng)你伸手去觸摸一個(gè)SolidLight對(duì)象時(shí)，你才會(huì)意識(shí)到它其實(shí)并不存在。SolidLight重新定義了何謂真實(shí)，并重塑了視覺(jué)傳達(dá)、觀眾參與度和客戶體驗(yàn)。我們的使命是重新定義視覺(jué)傳達(dá)。”

　　3. 起源

　　這家公司由卡拉芬、布倫丹·比文思(Brendan Bevensee)和埃德·埃比(Ed Ibe)于2017年成立，使命是通過(guò)創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)在光場(chǎng)技術(shù)創(chuàng)新方面的集體專業(yè)知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)全息未來(lái)。值得一提的是，團(tuán)隊(duì)過(guò)去曾供職于光場(chǎng)捕獲和顯示制造商Lytro。

　　Light Field Lab是在沒(méi)有大量資源的情況下完成了這一最新里程碑。團(tuán)隊(duì)有25名全職員工和另外25名合同工。到目前為止，公司的融資額為3500萬(wàn)美元，投資者包括Khosla Ventures，三星旗下的Samsung Ventures，Verizon Ventures，Comcast康卡斯特，Liberty Global Ventures，BoschVentures (RBVC), Taiwania Capital，NTT DoCoMo Ventures，Hella Ventures，AVG，R7 Partners和ACME Capital。

　　4. 更好的顯示器

　　我們的電視和其他顯示器已不再具有科技感。隨著今天的2D平板制造商在顯示尺寸、分辨率和密度方面幾乎達(dá)到了極限，Light Field Lab希望通過(guò)全息體驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的顯示器。

　　每個(gè)28英寸的SolidLight Surface面板為全息對(duì)象體三維貢獻(xiàn)了25億像素，而模塊化的SolidLight Surface最終可以擴(kuò)展以創(chuàng)建任意大小的顯示器，并顯示數(shù)千億像素的體驗(yàn)。

　　Light Field Lab于2019年開(kāi)始銷售預(yù)生產(chǎn)系統(tǒng)，并已售罄�？蛻糸_(kāi)始使用它們來(lái)開(kāi)發(fā)自己的商業(yè)應(yīng)用，并可能在未來(lái)一到三年內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)。

　　SolidLight對(duì)象可同時(shí)視為光學(xué)真實(shí)對(duì)象(會(huì)聚波前;屏幕外和自由空間對(duì)象)和虛擬對(duì)象(發(fā)散波前;屏幕內(nèi))，具體取決于呈現(xiàn)的內(nèi)容和系統(tǒng)配置。與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)或虛擬現(xiàn)實(shí)硬件相比，你不需要穿戴任何頭顯。

　　但它涉及科技含量并不遜色。每個(gè)顯示器后面都有一臺(tái)包含眾多GPU和FPGA計(jì)算機(jī)，從而為呈現(xiàn)視覺(jué)效果提供處理能力。FPGA屬于定制設(shè)計(jì)，但一旦公司改進(jìn)了技術(shù)并將其制成定制芯片，價(jià)格就會(huì)下降。

　　5. 真正的全息

　　科幻電影給了我們?nèi)R婭公主，我們可以在科切拉看到一個(gè)虛擬的圖帕克。但這并不是真正的全息圖。

　　光學(xué)物理定義的“真實(shí)圖像(Real Iamge)”可以通過(guò)具有大量隨視點(diǎn)和位置變化的場(chǎng)景視角的全息顯示器重新創(chuàng)建。全息顯示器允許你在任何方向移動(dòng)頭部，而且運(yùn)動(dòng)視差保持不變。

　　卡拉芬表示，當(dāng)反射和折射行為正確時(shí)，大腦會(huì)說(shuō)“這是真實(shí)的”。但要實(shí)現(xiàn)這種全息現(xiàn)實(shí)，全息顯示器必須提供高分辨率且隨著視角和位置的變化而變化的場(chǎng)景信息，從而模仿真實(shí)世界。

　　真實(shí)全息圖的夢(mèng)想已經(jīng)引發(fā)了大量的嘗試。不過(guò)，你所看到的大多數(shù)全息顯示內(nèi)容實(shí)際只是其他平面2D顯示技術(shù)的變體。真正的全息對(duì)象只存在眼睛和全息光源之間看到。

　　科幻作品可以做到不可能的事情，但遺憾的是，現(xiàn)實(shí)物理并不允許。真正的全息技術(shù)需要一個(gè)顯示表面來(lái)投射全息光，否則，一切都只是視覺(jué)幻想。

　　例如，佩珀?duì)柣孟蠼栌善矫娌Ａ�與特定的光源技術(shù)來(lái)令物體出現(xiàn)，消失或變形。這種“全息顯示”可追溯到19世紀(jì)中期，并在嘉年華會(huì)、博物館、音樂(lè)會(huì)和劇院廣受歡迎。佩珀?duì)柣孟笃�今依然非�；钴S，不少名人都是通過(guò)這種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)“復(fù)活”，比如說(shuō)邁克爾·杰克遜。

　　立體3D顯示是另一種錯(cuò)覺(jué)。3D電影和3D電視依靠眼鏡將兩個(gè)平面圖像接在一起，每只眼睛的視點(diǎn)略有不同。但這種影像沒(méi)有運(yùn)動(dòng)視差，而且你在屏幕上的對(duì)焦不正確，因?yàn)闊o(wú)論視角如何，每個(gè)像素都輻射相同的左眼或右眼圖像。

　　換言之，當(dāng)你在立體顯示器上移動(dòng)時(shí)，所感知的幾何體會(huì)跟隨觀看者，從而導(dǎo)致扭曲和痛苦的差異。作為人類，即使是坐著，我們都在不斷地運(yùn)動(dòng)，任何微小視差變化的缺失都會(huì)告訴大腦我們所看到的并非真實(shí)。屬于這一類別的顯示器示例包括RealD、IMAX 3D和一系列的消費(fèi)類3D電視。

　　真正的全息顯示則更令人印象深刻，給你一種全息對(duì)象是固體物的感覺(jué)。至少這是卡拉芬所期望的未來(lái)。

　　卡拉芬希望向你呈現(xiàn)非扁平的，脫離屏幕的的真正全息對(duì)象。團(tuán)隊(duì)感到非常興奮，并斗志滿滿地帶領(lǐng)公司進(jìn)入一個(gè)新市場(chǎng)。幸運(yùn)的話，疫情終將消散，而我們會(huì)重新回到商場(chǎng)，電影院和博物館，并感嘆全息技術(shù)的驚人未來(lái)。