我將進化成一條狗 6 3D顯示

2021-08-01 08:08:29 字數 1758 閱讀 5743

這是計畫外的一期,在寫完上一期vr和ar之後,死宅蘿莉控婷婷為了他的老婆,讓我寫一篇科普全息投影的文章。目前的全息投影技術實在是沒什麼好寫的,不如把範圍擴大一點,寫寫3d顯示技術。

為了滿足婷婷的願望,還是先說說全息投影吧:虛像全息投影不高階,實像全息投影沒完全實現(這裡只說顯示技術)。所謂實像,比如我現在看到個球,我沿著看見的方向找過去,結果找到個球,這裡說的球,可能是光源。所謂虛像,比如我現看到個球,我沿著看見的方向找過去,結果找到個球,這裡說得球,可能是髒話。比如鏡子裡的,沿著看到的找過去,就會把鏡子撞碎,碎了這個方向就看不見了;比如海市蜃樓,沿著找過去,渴死都找不到;這就是虛像。

虛像全息投影,就是有好幾個頻道的光訊號,通過反射或者折射,到人的眼睛裡面。所以目前看到的全息影像,必須得有這麼乙個介質,用來反射或者折射。比如最為有名的初音未來演唱會,觀眾看起來是這樣的:

實際舞台是這樣的:

業內一般認為實像全息投影是類似於《星球大戰:原理覺醒》裡面的人氣萌系機械人bb-8的投影,不借助明顯的反射或折射介質。不過目前還沒有成熟的技術,除了全息顯示屏之外的絕大部分的探索都是借助氣溶膠的反射或者折射,所以其實在原理上依然是虛像全息,不過既然業內這麼叫,我們就叫他實像全息投影吧。

說回來3d顯示。

所謂3d,是我們要能看見乙個畫面裡面物體的遠近,這是利用兩眼的視覺差實現的:

在3d顯示領域,經常讓兩眼看到不同但相差不大的影像,照成這種視覺差的錯覺。

最簡單除暴的方式就是現在的虛擬實境眼鏡,通過兩塊顯示屏或者一塊顯示屏的的兩個區域顯示不同的影象。

第二種是3d電影,利用光偏振的特性實現的。想想我們在游泳池游泳的時候激起的波浪,波浪是上下起伏的,而傳播方向是由近及遠的,這種在波上震動向量垂直於傳播方向的現象叫波的偏振。光也是一種波,所以也有偏振現象。本來呢,一束光射過來,他是有各種震動方向的,但是可以使用一種叫偏振片的東西,過濾掉其他震動方向,只保留乙個振動方向:

也就是說這種偏振片可以只保留一種振動方向的光,這個方向叫偏振方向。如果我中間使用兩個偏振片,他們的偏振方向是一樣的,那這束光到接收端就只有乙個偏振方向。如果我使用兩個偏振片,偏振方向垂直,那這束光就會被完全過濾調。

3d電影就是利用這個原理,他將兩幅不同的影像投射到螢幕上,所以我們不戴3d眼鏡看螢幕,螢幕是糊的。只不過這兩幅影像投射之前,都分別通過了偏振片,而且這兩個偏振片的偏振方向是垂直的,也就是兩幅影像的光的震動方向是垂直的。3d眼鏡的左右鏡片又是兩個偏振方向垂直的偏振片。結合上面一段話,投影到眼睛,光通過了兩層偏振片,一層是在投影儀的鏡頭上,一層是3d眼鏡。如果想給左眼看的影像,從投影到左眼,經過的兩層偏振片的偏振方向就是平行的,而從投影到右眼經過的兩層偏振片的偏振方向是垂直的,所以這個影象只能左眼看到,而右眼看不到,這樣就能讓兩眼看到不同的影像了。

不過偏振技術不是裸眼的,需要佩戴3d眼鏡,目前比較靠譜的裸眼3d技術是光柵技術,這個就不用大費周章的解釋了,一張圖就可以看清楚:

那個屏障,就是光柵。這是目前的裸眼3d電視用的主流技術,不過目前仍有一些問題,比如清晰度不高,可視角度問題等。

除了上面介紹的偏振、光柵、全息之外,還有一種最近被我上期提到的magic leap公司熱炒的技術——光場。說起場,我們熟悉磁場,電場、氣場、重力場,那麼就很容易想象光場是個什麼了,定義是在每乙個方向上通過每乙個點的光量,這個定義不用深究,有這麼乙個概念就行。採集光場使用一種叫光場相機的東西,目前的光場相機有各種各樣的,歸根結底不是相機陣列(n個鏡頭每個鏡頭下面1個或幾個感測器)就是感測器陣列(1個鏡頭下面n個感測器)。不過至於怎麼把採集的光場復現出來,目前我還沒法想象,有一點是可以確定的:肯定需要強大的計算能力,來處理從感測器陣列中獲取的大量資料。

計畫外的一期,按計畫結束

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