什么是光场显示及其工作原理?

光场显示器正在逐渐改变我们看待周围世界的方式。或者更确切地说,我们如何看待不在我们周围的世界。从经典摄影到高级教育和诊断,再到远程呈现和娱乐,本文将介绍光场显示器是什么、不同显示器类型的工作原理以及它们的使用方式。

快速浏览光场和光场摄影

就像任何其他显示器一样,​​在光场显示器上查看的内容必须是从现实世界中捕获的,或者是由艺术家创建的。

要在光场显示器上查看的从现实世界捕获的内容传统上是使用光场相机捕获的。光场相机或多或少像普通相机一样工作,但它们记录光的强度和方向,以便稍后调整焦点。一百多年来,摄影师一直在使用这种技术,但更现代的应用程序将这些交互交到了最终用户的手中。

为在光场显示器上查看而创建的内容通常是使用将 2D 图像“缝合”在一起以创建 3D 模型的软件制作的。如果你见过 3D 打印的东西,这个过程是相似的,但是,“层”不是使用像塑料这样的物理物质层,而是像照片或计算机生成的图像这样的图形。

一些新兴技术将传统的光场相机与体积捕捉相结合。体积捕捉比光场摄影更复杂、更昂贵,但它更擅长实时生成移动的人和物体的 3D 模型。

光场显示器如何工作?

还有两种主要的方法可以创建光场显示。一些光场显示器是头戴式设备,类似于您在想象虚拟现实耳机时可能想到的。

相关: PC 游戏的最佳 VR 耳机一些光场显示器由 2D 屏幕和可选配件组成,以创建看起来像平板电脑和旧电视之间的交叉的东西。正如我们将看到的,这两个选项都有自己的可供性和局限性。

桌面光场显示器的工作原理

桌面光场显示在 2D 屏幕上工作。通过称为“绗缝”过程,显示器的不同部分显示同一图像或视频的略微不同的角度。当用户从不同的角度看显示器时,会产生从不同角度看显示的人、物体或模型的错觉。这种技术的旗舰是窥镜

桌面显示的主要结果是多人可以同时查看显示在单个设备上的单个图像。这种显示器的最大缺点是显示器本身保持静止。

头戴式光场显示器的工作原理

头戴式光场显示器通常使用某种波导技术。不同的制造商对此有不同的方法,但在所有情况下的一般结论是显示器将来自机载投影仪的光通过镜头引导到眼睛。这复制了眼睛查看物理对象的方式,因此不断改进​​的良好显示可提供令人信服的体验。

在这项技术中没有一个明显的领导者,就像桌面显示器有一个明显的领导者一样。最熟悉的例子可能是Microsoft HoloLens 2Magic Leap 1 。但是,在企业和军事领域还存在许多其他竞争者。

正如您可能已经猜到的那样,头戴式光场显示器的优缺点与桌面光场显示器所呈现的完全相反。单个头戴式光场显示器不能由多个用户同时使用,但头戴式光场显示器的佩戴者可以像在远程呈现用例中一样在模型或其他用户的表示周围移动。

不同光场显示器的用例

光场显示的主要用例是围绕数字模型和远程存在的协作。

微软最近宣布的 Mesh 平台可能是远程呈现光场应用程序的第一个也是最伟大的用例,它将允许世界各地的用户在共享或不共享虚拟空间的情况下实时会面。也就是说,远程人员的虚拟表示将出现在用户的物理空间中。

相关:微软推出了它的网格混合现实平台,它非常酷。同时, Xenco Medical 的 HoloMedX使用诊断成像数据创建单个患者特定解剖结构的 3D 模型,该模型由患者与医学专家在窥镜显示器上查看。由于Looking Glass 光场显示器不需要耳机,因此患者和医学专家能够共享面对面的交互,不需要他们中的任何一个在彼此或模型周围移动。

你见过光场显示器吗?

目前,光场显示器仍然足够昂贵,光场内容足够小众,大多数用途都非常专业。然而,这些显示器正变得越来越普遍,并且越来越多的诸如音乐会之类的事件被广播到此类设备上。因此,用不了多久,这些设备和体验就会成为我们生活的典型组成部分。