Onderzoekers hebben een prototype-display ontwikkeld dat projectie gebruikt om grootschalige 3D-beelden met ultrahoge definitie te maken. De nieuwe aanpak helpt de beperkingen van lichtveldprojectie te overwinnen, die natuurlijk ogende 3D-beelden kan creëren waarvoor geen speciale 3D-bril nodig is om te bekijken.

"Ons optische ontwerp zou het praktisch kunnen maken om 2D-flatpanels te vervangen door 3D-beelden voor digitale borden, amusement, onderwijs en andere toepassingen waarbij 3D-beelden een aanzienlijke verbetering bieden, " zei onderzoeksteamleider Byoungho Lee van de Seoul National University in Korea. "Ons ontwerp kan ook worden aangepast om meeslepende ervaringen in bioscopen te bieden, bijvoorbeeld."

In het tijdschrift The Optical Society (OSA) Optica Letters , de onderzoekers beschrijven hoe ze twee verschillende lichtveldweergavetechnologieën combineren om grootschalige 3D-beelden te projecteren met een bijna diffractiebeperkte resolutie. Het nieuwe display is autostereoscopisch, wat betekent dat het verschillende 3D-beelden produceert, zodat het beeld vanuit verschillende hoeken kan worden bekeken.

"We hebben een manier ontwikkeld om alle weergaveprocessen optisch uit te voeren zonder enige digitale verwerking, "zei Lee. "Dit compenseert de beperkingen van elke weergavetechnologie om het creëren van 3D-beelden met hoge resolutie op een groot scherm mogelijk te maken."

Technologieën combineren

Lichtvelddisplays werken door licht te reproduceren dat door een object wordt gereflecteerd op een manier die overeenkomt met de werkelijke zichtbare positie. Omdat autostereoscopische lichtvelddisplays verschillende beelden produceren voor verschillende kijkhoeken, ze vereisen een enorme hoeveelheid informatie om te verwerken. Deze vraag creëert een afweging tussen resolutie en de grootte van het weergegeven beeld, omdat de hardware van het scherm overweldigd wordt door de hoeveelheid benodigde informatie.

Om deze beperking te overwinnen, de onderzoekers ontwierpen een nieuwe optische configuratie die een multifocaal scherm combineert met integrale beeldvorming. Typisch, een multifocaal display kan een volumetrisch beeld van hoge kwaliteit genereren, maar het is technisch moeilijk te implementeren op een systeem met een groot scherm. Anderzijds, integrale beeldvorming is beter in het vergroten van afbeeldingen.

In het nieuwe ontwerp is het multifocale scherm genereert een hoge resolutie 3D, of volumetrisch, scène terwijl de integrale beeldtechnologie deze vergroot voor weergave op een groot scherm. De informatieconversie tussen het multifocale display en integrale beeldvorming wordt allemaal optisch uitgevoerd zonder enige digitale verwerking.

"Onze methode gaat verder dan het combineren van twee bestaande methoden om een ​​ultrahigh-definition volumetrisch lichtvelddisplay te bereiken met een bijna diffractiebeperkte resolutie, " zei Lee. "We hebben ook een manier gevonden om de moeilijkheid van het vergroten van een volumetrische scène effectief op te lossen en problemen met informatieverlies te overwinnen die de neiging hebben om integrale beeldvorming te beïnvloeden."

Grote 3D-afbeeldingen met hoge resolutie

Na het verifiëren van de resolutie van hun prototypesysteem, de onderzoekers bevestigden kwalitatief dat een volumetrisch beeld werd gereconstrueerd. De tests toonden aan dat het prototype een volumetrisch beeld van 21,4 cm x 21,4 cm x 32 cm kan synthetiseren, wat overeenkomt met 28,6 megapixels en een 36 keer hogere resolutie dan de originele afbeelding.

"Onze aanpak is zeer efficiënt in het verwerken van informatie, waardoor lage computerkosten en eenvoudige, hoge kwaliteit, realtime systeemconfiguratie, "zei Lee. "Het optische ontwerp kan ook naadloos worden geïntegreerd met verschillende technieken die worden gebruikt in bestaande lichtvelddisplays."

De onderzoekers werken nu aan het optimaliseren van de optica en het verder verminderen van de complexiteit van het multifocale scherm om de projector compacter te maken. Ze merken op dat, omdat het systeem een ​​fusie is van twee verschillende technologieën, de prestaties van hun voorgestelde systeem zullen waarschijnlijk verbeteren naarmate elke technologie zich ontwikkelt.