Was sind Lichtfeldanzeigen und wie funktionieren sie?
Lichtfelddisplays verändern allmählich, wie wir die Welt um uns herum sehen. Oder besser gesagt, wie wir die Welt sehen, die nicht um uns herum ist. Von klassischer Fotografie über Weiterbildung und Diagnostik bis hin zu Remote-Präsenz und Unterhaltung – in diesem Artikel wird untersucht, was ein Lichtfeld-Display ist, wie verschiedene Display-Typen funktionieren und wie sie verwendet werden.
Ein kurzer Spaziergang durch Lichtfelder und Lichtfeldfotografie
Wie bei jedem anderen Display muss der auf einem Lichtfelddisplay angezeigte Inhalt entweder aus der realen Welt aufgenommen oder von einem Künstler erstellt werden.
Inhalte, die aus der realen Welt aufgenommen wurden, um auf einem Lichtfelddisplay betrachtet zu werden, werden traditionell mit einer Lichtfeldkamera aufgenommen. Lichtfeldkameras funktionieren mehr oder weniger wie normale Kameras, zeichnen jedoch die Intensität und Richtung des Lichts auf, sodass der Fokus später angepasst werden kann. Fotografen verwenden diese Technik seit über hundert Jahren, aber modernere Anwendungen legen diese Interaktionen in die Hände der Endbenutzer.
Inhalte, die zum Betrachten auf einem Lichtfelddisplay erstellt werden, werden normalerweise unter Verwendung von Software erstellt, die 2D-Bilder "zusammenfügt", um ein 3D-Modell zu erstellen. Wenn Sie jemals gesehen haben, dass etwas 3D-gedruckt wurde, ist der Prozess ähnlich, aber anstatt Schichten einer physikalischen Substanz wie Kunststoff zu verwenden, sind die "Schichten" Grafiken wie Fotos oder computergenerierte Bilder.
Einige neue Technologien kombinieren konventionelle Lichtfeldkameras mit volumetrischer Erfassung. Die volumetrische Erfassung ist komplizierter und teurer als die Lichtfeldfotografie, aber es ist besser, 3D-Modelle von sich bewegenden Personen und Objekten in Echtzeit zu erstellen.
Wie funktionieren Lichtfeldanzeigen?
Es gibt auch zwei Hauptmethoden zum Erstellen von Lichtfeldanzeigen. Einige Lichtfelddisplays sind am Kopf getragene Geräte, ähnlich dem, was Sie vielleicht denken, wenn Sie sich Virtual-Reality-Headsets vorstellen.
Einige Lichtfeld-Displays bestehen aus einem 2D-Bildschirm und optionalen Zubehörteilen, um etwas zu schaffen, das wie eine Kreuzung zwischen einem Tablet und einem alten Fernseher aussieht. Wie wir sehen werden, haben beide Optionen ihre eigenen Vorteile und Einschränkungen.
So funktionieren Tabletop-Lichtfeldanzeigen
Tabletop-Lichtfeldanzeigen arbeiten auf einem 2D-Bildschirm. Durch einen Prozess namens "Quilten" zeigen verschiedene Teile des Displays leicht unterschiedliche Winkel desselben Bildes oder Videos. Wenn Benutzer das Display aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten, entsteht die Illusion, die angezeigte Person, das Objekt oder das Modell aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten. Das Flaggschiff dieser Art von Technologie ist das Looking Glass .
Das Hauptergebnis von Tabletop-Displays besteht darin, dass mehrere Personen gleichzeitig ein einzelnes Bild anzeigen können, das auf einem einzigen Gerät angezeigt wird. Der größte Nachteil dieser Art von Display ist, dass das Display selbst stationär bleibt.
So funktionieren kopfmontierte Lichtfelddisplays
Am Kopf montierte Lichtfeldanzeigen verwenden typischerweise eine Art von Wellenleitertechnologie. Verschiedene Hersteller haben unterschiedliche Ansätze, aber die allgemeine Erkenntnis ist in allen Fällen, dass das Display das Licht eines Onboard-Projektors durch die Linse zum Auge leitet. Dies bildet die Art und Weise nach, wie das Auge physische Objekte betrachtet, sodass gute Displays, die immer besser werden, für ein überzeugendes Erlebnis sorgen.
Es gibt keinen klaren Marktführer in dieser Technologie, so wie es einen klaren Marktführer bei Tabletop-Displays gibt. Die bekanntesten Beispiele sind wohl die Microsoft HoloLens 2 und Magic Leap 1 . Es gibt jedoch eine Reihe anderer Konkurrenten im Unternehmens- und Militärbereich.
Wie Sie vielleicht erraten haben, sind die Vor- und Nachteile von kopfmontierten Lichtfeld-Displays genau das Gegenteil von denen von Tisch-Lichtfeld-Displays. Ein einzelnes kopfgetragenes Lichtfelddisplay kann nicht von mehreren Benutzern gleichzeitig verwendet werden, aber der Träger eines kopfgetragenen Lichtfelddisplays kann sich wie in Anwendungsfällen mit entfernter Präsenz um ein Modell oder die Darstellungen anderer Benutzer bewegen.
Anwendungsfälle für verschiedene Lichtfeldanzeigen
Die Hauptanwendungsfälle für Lichtfelddisplays sind die Zusammenarbeit um ein digitales Modell und die Fernpräsenz.
Die kürzlich angekündigte Mesh-Plattform von Microsoft könnte der erste und größte Anwendungsfall für eine Remote-Präsenz-Lichtfeldanwendung sein, die es Benutzern auf verschiedenen Seiten der Welt ermöglichen würde, sich in Echtzeit mit oder ohne gemeinsam genutzten virtuellen Raum zu treffen. Das heißt, die virtuellen Darstellungen von entfernten Personen scheinen im physischen Raum des Benutzers vorhanden zu sein.
In der Zwischenzeit verwendet HoloMedX von Xenco Medical diagnostische Bildgebungsdaten, um ein 3D-Modell der spezifischen Anatomie eines einzelnen Patienten zu erstellen, das vom Patienten mit einem medizinischen Experten auf einem Looking Glass-Display betrachtet wird. Da für das Looking Glass-Lichtfelddisplay kein Headset erforderlich ist, können Patient und medizinischer Experte eine persönliche Interaktion teilen, bei der sich keiner von beiden umeinander oder um das Modell herum bewegen muss.
Haben Sie eine Lichtfeldanzeige gesehen?
Im Moment sind Lichtfeld-Displays noch teuer genug und Lichtfeld-Inhalte sind Nischen genug, dass die meisten Anwendungen ziemlich spezialisiert sind. Diese Displays werden jedoch immer häufiger und Veranstaltungen wie Konzerte werden zunehmend auf solche Geräte übertragen. Es kann also nicht lange dauern, bis diese Geräte und Erfahrungen zu einem typischen Teil unseres Lebens werden.