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微美全息(WIMI.US)数字光场显示芯片技术惊艳,助力AR显示方案升级

2020年06月30日 13:23来源:未知手机版

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詹姆斯.卡梅隆导演的《阿凡达》在2009年上映,是近年来掀起3D电影技术的关键点。通过这部科幻电影,国内外很多朋友都迷恋上了神奇的3D显示技术。影片中出现了一个全息沙盘显示系统,是地球入侵者的军用设备。是否已经有这个设备,暂且不知道,不过其军用地图的效果太彪悍了,经度、纬度、海拔都更加真切。

《阿凡达》电影所展示的全息显示,是人类长久以来的梦想。如果能采集并投射出全光函数中7个维度的光线,将能使环境中所有人同时获得身临其境的全息视觉体验。光场作为理想的3D显示技术与传统2D显示有着明显的区别:传统的2D显示器只能提供仿射、遮挡、光照阴影、纹理、先验知识五方面心理视觉信息。光场显示除了能产生传统2D显示器的所有信息外,还能提供双目视差、移动视差、聚焦模糊三方面的生理视觉信息。

我们知道,光是一种电磁场,具有振幅、相位、波长等多种属性。传统的光学成像是通过成像芯片来记录到达探测器的强度信息,而目标的其他信息缺失。这就在后续三维重建,模式识别等多个应用领域造成了极大地不便。

而光场相机由于其独特的构造,传统成像方式不同,将微透镜阵列放置于主镜头像面处 ,将探测器放置于微透镜之后 记录来自不同方向的光。其中单个微透镜接收来自主镜头的所有方向的光,在探测器上其所覆盖的区域称为一个宏像素。

每个宏像素下包含多个像元,将主孔径分为相同数量的子孔径,宏像素下每个像元都表示主孔径下的一个子孔径,每个子孔径代表光线传输的一个方向,一个宏像素下的所有像元相当于记录了所有子孔径的光,对应记录了不同的方向信息。

子孔径相当于减小主镜头光圈,可以获得更大的景深,但此时信噪比也会降低。结构设计中每一个宏像素与一个微透镜的大小近似相等,由上图可知,一个宏像素下的像元个数决定主透镜所分的子孔径块数,而子孔径块数决定可以分辨光场的方向数。因此一个宏像素下的像元个数决定方向分辨率,而微透镜的个数决定空间分辨率。这样,通过微透镜下的宏像素,一方面记录了光线的二维方向信息,另一方面也记录了光线的二维空间分布,完成了四维信息获取,与传统相机仅记录空间分布信息相比,增加了光线的信息维度。

在人类的五大感知途径中,视觉占据了70%~80%的信息来源;而大脑有大约50%的能力都用于处理视觉信息。借助视觉,我们能准确抓取杯子,能在行走中快速躲避障碍物,能自如地驾驶汽车,能完成复杂的装配工作。从日常行为到复杂操作都高度依赖于我们的视觉感知。然而,现有的图像采集和显示丢失了多个维度的视觉信息。这迫使我们只能通过二维“窗口”去观察三维世界。例如医生借助单摄像头内窥镜进行腹腔手术时,因无法判断肿瘤的深度位置,从而需要从多个角度多次观察才能缓慢地下刀切割。从光场成像的角度可以解释为:因为缺乏双目视差,只能依靠移动视差来产生立体视觉。再例如远程机械操作人员通过观看监视器平面图像进行机械遥控操作时,操作的准确性和效率都远远低于现场操作。

时过境迁,以全球知名全息巨头微美全息(WIMI.US)团队通过多年时间不断原创研发,已经打造出第三代6D光场全息技术产品,其仿真度高达98%以上,用户体验可以用叹为观止来形容,让人刮目相看。而所谓6D,是指内容制作上采用向外3D拍摄和向内3D拍摄合成的方式,也就是VR小球多镜头摄像机拍摄加上我们全息AR大球向内拍摄。内360度加上外360度合成。制作出来的内容可以兼顾VR和AR都能使用。

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