可嵌入手机！三星出品首个超薄交互全息显示屏，4K 视频实时生成

可嵌入手机！三星出品首个超薄交互全息显示屏，4K 视频实时生成

这款超薄交互式全息显示屏有 2 个特殊设计。

”

作者 | 傅晶

今年7月9日举行的2020世界人工智能大会上，马云与马斯克再次“同台”。

当天受疫情影响，世界人工智能大会历史上首次采用云形式。 会议开幕式主讲人马云身在云南，有一项技术将他与我们联系在一起——全息投影。

事实上，这项技术已有70多年的历史。

早在1947年，英籍匈牙利物理学家Gábor Dénes就发明了全息投影。 由于这一成就，他获得了1967年英国物理学会青年奖和1971年诺贝尔物理学奖。

近日，被誉为“显示霸主”的三星在这一领域取得了新的突破——提出了一种超薄交互式全息显示器，可以从多个角度提供高分辨率、逼真的显示。 极高的3D视频未来可以集成到移动设备中以支持办公室或家庭使用。

什么是全息？

实现这一突破的科研团队来自三星先进技术学院（SAIT）、三星先进技术学院俄罗斯（SAIT-）光学研究小组和首尔国立大学。

2020年11月10日，其论文发表在《自然》子刊《 》上，论文题目为Slim-panel video（超薄全息视频显示面板）。

在理解本文之前，首先需要了解什么是全息术。

全息投影本质上是一种3D技术，它的英文名称是，其中holo来自希腊语，意思是“完整的信息”。

要传达“完整的信息”，需要两个步骤：

摄影：利用干涉原理（即当两个或多个波在空间重叠时，叠加形成新的波形），被摄体在激光照射下形成的物光束与投射到全息胶片上的激光参考光束叠加，造成干涉和记录。 经过一定的处理后，就得到了全息照片。

成像：利用衍射原理（即波遇到障碍物时，会偏离原来的直线传播），利用相干激光照射全息图，线性记录的正弦全息图的衍射光波可以给出两个图片。 立体感增强，有真实的视觉效果。

简而言之，全息投影技术的原理可以理解为：利用两种物理现象巧妙地将一个物体拍摄成照片，然后从照片中创造出三维效果。

因此，全息投影也称为虚拟成像。

值得一提的是，当真实物体和全息图像处于同一空间时，它们是可以感知的，并没有什么不同。

例如，在下面的照片中，真人的手握住全息显示器，显示器上有精灵的图像。 全息图像和人手距离拍摄照片的相机均为0.3米。

全息显示提供自然的深度感知，观众更专注于精灵本身而不是屏幕。

相比之下，如果是利用双眼视差和聚散度（即看近处物体时眼睛会聚）的传统立体3D图像，则观看者可能无法清楚地看到精灵图像和人手同时，还会出现协调趋同的现象。 冲突引起的视觉疲劳。

因此，全息显示可以说是未来视频系统的重要组成部分。

事实上，自1947年被发现以来，全息技术已经成为科幻电影中的经典元素，人们对它的认知一直是它可以再现最真实的3D图像，而不会产生视觉不适。

可视角度扩大30倍，4K高分辨率

实时生成的全息图

1990年，麻省理工学院媒体实验室开发出第一个全息视频系统。 此后，全息视频的商业化成为该领域的主要研究方向。

2018年5月，美国相机巨头RED推出全球首款商用全息投影智能手机One。

当时，虽然这款手机引起了外界的广泛关注，但在产品推出时，业内人士和媒体均表示，这款手机在全息投影方面未能提供令人满意的用户体验。 事实上，直到今天，实现“商用全息视频显示”仍然存在瓶颈。

三星和首尔国立大学团队在论文中表示：

商用全息视频显示器尚未批量推出，主要是由于视角窄、光学设备体积大、计算能力要求高。

具体来说，为了打造适合商业化的移动全息视频显示器，需要克服三个障碍：

基于以上问题，三星&首尔大学团队提出的超薄交互式全息显示器有两个特殊设计：

第一个是背景光转向单元（-unit），由相干背光单元（C-BLU）和光束偏转器（BD）组成。 一方面，它将有效空间带宽积（即视角）扩大了30倍，从而实现了历史性的有史以来最大视角的动态全息图； 另一方面，其衍射波导结构（）保证了显示屏最终的超薄设计，总厚度不超过10厘米。

下图中的两个蓝色箭头代表扩大的可视范围。

第二个是全息视频处理器（视频），包括数据传播单元（DPU）、滤波器和缩放单元（FSU）以及32个快速傅立叶逆变换处理器。 单个芯片可以实时计算并生成4K高分辨率全息图。 。

最后，全息视频显示器的原型如下图所示。 下图中的标识从上到下依次为：空间光调制器、几何相位透镜、相干背光单元、光束偏转器、全息视频处理器。

不仅如此，三星&首尔国立大学团队使用的系统总线（Bus）是AMBA AXI4，广泛应用于智能手机应用处理器中。 因此，未来将全息视频处理器嵌入到智能手机应用处理器中也将成为可能。 。

最后让我们体验一下这款支持多角度观看的全息显示屏投射的4K海龟游泳动画。 海龟向哪个方向游动，观众可以通过按键直接控制。

这看起来似乎平淡无奇，但事实上，由于画面中所有物体的深度不同，全息物体的清晰度会随着相机焦点的变化而变化。

下图是视频截图。 图a右上角的插图中，珊瑚比海龟更清晰； 而在b图的插图中，海龟比珊瑚更清晰。

这和我们的相机是否对焦是一样的。 自然，这也体现了全息图的独特性——可以提供调试，最终的图像与真实物体没有什么不同。

至此，全息投影这项有着70多年历史的神奇技术已经取得了重要突破，我们距离手机上的全息投影已经不远了。