在過去的幾十年里，攝像機(jī)的價(jià)格下降了三個(gè)數(shù)量級(jí)。一臺(tái)相當(dāng)靈敏的全高清攝像機(jī)在 1990 年代要花費(fèi)數(shù)千美元，但現(xiàn)在您可以以大約 5 美元的價(jià)格大量購(gòu)買這些高清攝像機(jī)——它們的模塊比方糖還小。如果目前價(jià)格在 500 美元左右的相當(dāng)明亮的高清視頻投影儀遵循類似的路徑會(huì)怎樣？我們會(huì)把那些又小又便宜的投影儀放在哪里？您如何使用大規(guī)模并行投影儀陣列？會(huì)產(chǎn)生什么樣的新服務(wù)？讓我們來看看一些可能性。

實(shí)現(xiàn)緊湊、節(jié)能的視頻投影儀

有幾種可能的方法來實(shí)現(xiàn)廉價(jià)、緊湊、高能效的視頻投影儀。首先想到的并不是真正的視頻投影儀，而是結(jié)構(gòu)光引擎。如果您仔細(xì)觀察過現(xiàn)代發(fā)光二極管 (LED) 燈泡，通常會(huì)有十幾個(gè)單獨(dú)的 LED。如果我們單獨(dú)控制它們，從而能夠調(diào)整從不同角度射出設(shè)備的光的亮度，會(huì)怎樣？您可以通過將小型 LED 芯片（白色或 RGB）的 2D 陣列放置在基板上來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，基板可以散熱并單獨(dú)控制它們的亮度。您可以將該基板放入一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)將陣列圖像作為大量部分重疊的光束投射到遠(yuǎn)場(chǎng)中。光學(xué)系統(tǒng)可以是以下形式：

微透鏡陣列

一個(gè)魚眼鏡頭

全息圖

如果您將這樣的設(shè)備安裝在天花板燈具中，并使用本地處理器通過 Wi-Fi 接受命令并單獨(dú)控制每個(gè) LED 的亮度，房間的居住者可以選擇從光源的每個(gè)角度發(fā)出的亮度，從而控制房間每個(gè)角落的照明。因此，例如在零售或娛樂環(huán)境中，指向工作區(qū)或商品陳列柜的 LED 光束可能很亮；指向人行道或餐桌的相鄰 LED 可以調(diào)暗。隨著人們四處走動(dòng)或活動(dòng)發(fā)生變化，處理器會(huì)相應(yīng)地調(diào)整結(jié)構(gòu)光模式。

使用當(dāng)今最小的紅、綠、藍(lán) (RGB) 表面貼裝 LED（0.65 平方毫米），一個(gè) 50 x 50 像素的結(jié)構(gòu)光陣列可以適合標(biāo)準(zhǔn) 180° 魚眼鏡頭的 35 毫米焦平面。這將在全亮度下消耗大約 100W。例如，如果將像素結(jié)構(gòu)光陣列安裝在一個(gè)5平方米、天花板高度為3米的房間的中央，它將在墻壁和地板上形成2500個(gè)可單獨(dú)控制的光池，每個(gè)光池約25平方厘米。

然而，上述示例中的 2500 像素與高清圖像的 200 萬像素或 4K 圖像的 800 萬像素相去甚遠(yuǎn)。幸運(yùn)的是，有視頻投影引擎可以在非常緊湊和節(jié)能的封裝中生成數(shù)百萬像素的圖像。這些視頻投影引擎有時(shí)被稱為“微型投影儀”。有多種技術(shù)、產(chǎn)品和技術(shù)可用于支持這些視頻投影引擎。實(shí)現(xiàn)它們的一項(xiàng)技術(shù)包括德州儀器(TI ) 完善的數(shù)字微鏡設(shè)備. 另一種是硅基液晶，您可以將其用作明亮 LED 光源的光調(diào)制器。第三種技術(shù)涉及使用偏轉(zhuǎn)激光源。無論選擇哪種技術(shù)，您都可以使用這些視頻投影引擎將高分辨率圖像投影到房間的墻壁、地板和物體上。

實(shí)現(xiàn)五向投影儀

現(xiàn)在，讓我們考慮一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)燈泡大小的設(shè)備。但是，它沒有 LED 發(fā)射器，而是有五個(gè)微型視頻投影模塊——一個(gè)朝下，一個(gè)朝北、朝南、朝東和朝西。該設(shè)備中的處理器通過 Wi-Fi 從外部控制計(jì)算機(jī)接收五個(gè)高清 (HD) 或超高清 (UHD) 視頻流，并從其五個(gè)微型投影儀發(fā)射光線。如果開發(fā)人員正確設(shè)計(jì)光學(xué)器件，五束光會(huì)略微重疊，從而用受控的高分辨率光和圖像覆蓋房間和房間內(nèi)的所有物體。除了如上例所示將區(qū)域亮度控制為一種動(dòng)態(tài)任務(wù)燈之外，如果使用 4K 投影儀實(shí)施，該設(shè)備還可以在 5m x 5m 房間的所有四面墻壁和地板上提供約 1.3mm 的像素尺寸，以及設(shè)備可以“看到”的任何物體表面。這允許虛擬化環(huán)境——想想全息甲板——藝術(shù)品，或重新裝飾點(diǎn)播、全環(huán)繞視頻節(jié)目和完全身臨其境的視頻會(huì)議環(huán)境。

五向投影儀故障排除

讓我們更進(jìn)一步，嘗試解決上述五向投影儀的一些可能存在的缺點(diǎn)。如果我們使用多個(gè)五向投影儀的協(xié)調(diào)陣列會(huì)怎樣？我們可以在 5 米 x 5 米房間的天花板上安裝大約四個(gè)，也許還有第五個(gè)安裝在地板中央的透明小“凸起”中——從較低的角度覆蓋天花板和墻壁。在這種情況下，多臺(tái)投影儀幾乎可以“看到”房間墻壁、地板和天花板的每一平方厘米。如果通過具有幾何變換和校準(zhǔn)的外部控制計(jì)算機(jī)仔細(xì)協(xié)調(diào)它們，則相同的圖像會(huì)從不同角度到達(dá)墻上的每個(gè)點(diǎn)。所以，如果一個(gè)人或一件家具恰好擋住了其中一臺(tái)投影儀的視點(diǎn)，最多還有四個(gè)其他投影儀仍然可以照亮該表面。房間里的攝像頭——可能也安裝在裝有微型投影儀的相同設(shè)備的五個(gè)側(cè)面——可以監(jiān)控顯示器以校準(zhǔn)和補(bǔ)償投影光束的障礙。如果攝像頭可以檢測(cè)到房間內(nèi)的眼睛位置和面部，您可以指示投影儀“靜音”會(huì)遮擋眼睛的少數(shù)像素，從而消除投影儀的眩光。

設(shè)計(jì)大型裝置

如果我們做得非常大——比如在體育場(chǎng)、校園或零售店中安裝 1000 臺(tái)這樣的投影儀會(huì)怎么樣？投影儀可以作為一個(gè)大型、連續(xù)的視頻陣列進(jìn)行控制，從而允許提供非常多樣化的服務(wù)和廣告。可能會(huì)有一種導(dǎo)航模式，其中投影儀在移動(dòng)的乘客面前呈現(xiàn)路徑標(biāo)記，引導(dǎo)他們到他們想要的商品所在的貨架或他們?cè)谝魳窌?huì)或體育場(chǎng)館的座位。攝像頭檢測(cè)所有顧客的移動(dòng)，中央控制處理器實(shí)時(shí)重新計(jì)算視頻，多臺(tái)投影儀從多個(gè)角度繪制圖形，隨著人們四處走動(dòng)進(jìn)行無縫切換。在緊急情況下，系統(tǒng)可以提供非常易于遵循的疏散指示。如果你想了解更多，我的美國(guó)專利 9,508，

結(jié)論

隨著微型視頻投影儀和其他結(jié)構(gòu)化光源的成本、尺寸和功耗的下降，許多有趣的產(chǎn)品和創(chuàng)新服務(wù)成為可能。最終，這些結(jié)構(gòu)化照明和視頻投影引擎的成本可能與智能燈泡處于同一數(shù)量級(jí)。到那時(shí)，為什么不對(duì)光的方向、亮度和顏色進(jìn)行最終控制，使其能夠響應(yīng)空間居住者的需求呢？

關(guān)鍵點(diǎn)：

LED 陣列和微型視頻投影儀等結(jié)構(gòu)光引擎的成本正在急劇下降。

您可以配備多臺(tái)投影儀，用動(dòng)態(tài)控制的照明和圖像覆蓋房間內(nèi)的所有墻壁、地板和物體。

無處不在的視頻投影支持新服務(wù)，包括便利、舒適、娛樂和緊急服務(wù)。

通過協(xié)調(diào)多個(gè)投影頭，一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)可以提供“墻到墻”的圖像。

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