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远程立体视频会议 发表评论(0) 编辑词条

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一款全彩全息立体显示系统每2秒可刷新一次,这一刷新速率足以传送实时3D影像。

在打造全息视频会议系统道路上,研究人员又向前迈进一大步。借助于这种系统,用户在彼此沟通时就好像他们身在同一个房间。现在,研究人员已经研发出一种可以每2秒刷新一次的全色3D显示器,并使用它将加利福尼亚州一名研究人员的实时影像传给亚利桑那州的合作伙伴。他们希望在未来几年研发出一种显示系统,能够以标准视频速度刷新,从而其他3D显示器一较高下。


全息视频显示器:这种显示器的刷新速率每2秒一次。
来源:亚利桑那州大学

亚利桑那州大学光子与激光实验室主任纳塞尔·佩格哈姆巴里安(Nasser Peyghambarian)表示:“采用全息技术能够研制出最理想的3D显示器,因为所呈现的影像与我们在身边看到的景象最为接近。”全息摄影就是一种显示器,它利用的光学效应被称为“衍射”,形成的光应该是来自影像中的一个物体,就像实物就在观看者面前。全息影像看起来就像是凸出出来,到了显示器前方的空中。围绕全息影像走两步,就可从不同角度观察物体。

观看全息图像并不需要佩戴特殊的眼镜。与其他无需佩戴眼镜的3D系统有所不同的是,多人可以同时观看,同时无需站在特定的位置。但研发全息显示器的步伐一直落后于其他3D系统,原因在于难以制造一些全息材料,可以快速重写以刷新图像。

第一台全息视频显示器诞生于麻省理工学院的媒体实验室,那是在1989年。全息图像的体积只有25立方毫米,还不及一个顶针。自此之后,研究人员便一直努力研发具有实用性的全息系统,但碰到了局限,就是难以把这些显示器提升到更大的尺寸。其中一项巨大挑战就是要避免使用昂贵的光学组件,同时又不牺牲刷新速率。

一些公司虽在销售用于医疗和设计应用的3D显示器,但他们的系统中很多都无法产生真正意义上的全息图。此外,它们的价格也较为昂贵,这尤其是因为产量较少。专业显示器调查机构显示器研究(DisplaySearch)公司的显示技术部负责人詹妮弗·科尔格罗夫(Jennifer Colegrove)表示:“有些需要激光,有些需要性能强大的计算机运行,或者将很多显示器叠加在一起。”她指出,这样的立体显示器2010年的营收将达到500万美元,与规模高达10亿美元的3D显示器市场相比可谓是小巫见大巫。尽管造价不菲,这些显示器仍较为原始,无论是图像品质、速度还是显示尺寸都没有达到令人满意的程度。

佩格哈姆巴里安与一家日本公司位于加州的研究机构日东电工株式会社技术部(Nitto Denko Technical)合作,一直在研究提高全息显示器的精密性与刷新速率。与此前研发的系统相比,他们研制的新型显示器刷新速率大大提高,同时还第一次与实时摄像系统结合在一起,呈现实时影像而不是提前录制的影像。这种新显示器是基于日东电工株式会社技术部研发的一种复合材料系统。2008年,他们研制出一台4英寸乘4英寸的红色全息显示器,每4分钟重写一次。通过改进材料用以制备显示器,改进光学系统来加密图像,他们已经演示了一款每2秒刷新一次的全色全息显示器。《自然》杂志描述了他们的这项工作。

这项技术的关键是一种光响应聚合物复合材料,置于12英寸乘12英寸的基片上,夹在透明电极中间。这种复合材料布置的区域被称为“全息像素”(hogel),就是全息对应的像素。把数据写入全息像素是复杂的,复合材料中的很多不同化合物均发挥作用。当一个全息像素被两个绿色激光束产生的干涉图照射时,一种称为“感光剂”的化合物便吸收光线,感光剂上的正电荷和负电荷随之分离。复合材料中的聚合物会更强地传导正电荷而不是负电荷,就会使正电荷脱离。

这种电荷分离能够产生电场,电场则可改变复合材料中的红色、绿色和蓝色染料分子的方向。方向变化能够改变这些分子散射光线的方式,正是这种散射产生3D效果。当这种全息像素被LED灯的光线照亮时,便会散射光线,在全息图中形成一个虚拟的点。

将数据写入全息显示器通常需要几分钟时间。日东电工株式会社的研究人员加快这一过程的方式是降低染色材料粘性,使其能够更快速地改变位置。佐治亚州理工学院化学教授约瑟夫·佩里(Joseph Perry)表示,复合材料内的染剂分子移动类似于常规显示器内的液晶移动。一种进一步提高显示器速度的方式,可能就是让这些材料更像液晶。液晶显示器不仅能够以视频速度切换,而且还要快,人眼难以觉察。

另一种提高速度的方式就是利用速度更快的激光器写入数据。为了实现这一点,研究人员还必须匹配激光与聚合物,这样,在显示器中就能够响应这些速度更快的脉冲,分离电荷,形成电场,而且时延更小。另一项进展也超越此前的工作,公司研发出一整套染料分子,用于红色、绿色和蓝色。

为了验证这个系统的相对速度,研究小组把它用作一种“远程呈现”系统,类似的全息通迅曾用于科幻影片中,比如《星球大战》,只不过没有后者那么先进。多台摄影机拍摄日东电工株式会社一名雇员的影像,这些影像处理后获得的数据被写入每一个全息像素,而后传给亚利桑那州大学的研究小组。在亚利桑那州大学,全息显示器就呈现了他们加州合作伙伴的3D投射影像。佩格哈姆巴里安说:“当前我们能呈现的就像一个慢镜头。”要制造全息视频系统,他们就需要提高显示器的刷新速率,至少达到每秒30帧。

目前,亚利桑那州大学和日东电工株式会社正与麻省理工学院的迈克尔·博威(Michael Bove)合作,提高影像的保真度。博威说:“他们正在讲的,效果很棒,不需要很多计算。”因希望使图像更清晰,博威开发出一套系统,可以使全息视频非常快,就用普通电脑显卡就行。

参考文献编辑本段回目录

http://mittrchinese.com/single.php?p=4544

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