視頻無處不在：當投影儀變得非常便宜時會發生什么？

在過去的幾十年里，攝像機的價格下降了三個數量級。一臺相當靈敏的全高清攝像機在 1990 年代要花費數千美元，但現在您可以以大約 5 美元的價格大量購買這些高清攝像機——它們的模塊比方糖還小。如果目前價格在 500 美元左右的相當明亮的高清視頻投影儀遵循類似的路徑會怎樣？我們會把那些又小又便宜的投影儀放在哪里？您如何使用大規模并行投影儀陣列？會產生什么樣的新服務？讓我們來看看一些可能性。

實現緊湊、節能的視頻投影儀

有幾種可能的方法來實現廉價、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，而是結構光引擎。如果您仔細觀察過現代發光二極管 (LED) 燈泡，通常會有十幾個單獨的 LED。如果我們單獨控制它們，從而能夠調整從不同角度射出設備的光的亮度，會怎樣？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現這一點，基板可以散熱并單獨控制它們的亮度。您可以將該基板放入一個光學系統中，該系統將陣列圖像作為大量部分重疊的光束投射到遠場中。光學系統可以是以下形式：

微透鏡陣列

一個魚眼鏡頭

全息圖

如果您將這樣的設備安裝在天花板燈具中，并使用本地處理器通過 Wi-Fi 接受命令并單獨控制每個 LED 的亮度，房間的居住者可以選擇從光源的每個角度發出的亮度，從而控制房間每個角落的照明。因此，例如在零售或娛樂環境中，指向工作區或商品陳列柜的 LED 光束可能很亮；指向人行道或餐桌的相鄰 LED 可以調暗。隨著人們四處走動或活動發生變化，處理器會相應地調整結構光模式。

使用當今最小的紅、綠、藍 (RGB) 表面貼裝 LED（0.65 平方毫米），一個 50 x 50 像素的結構光陣列可以適合標準 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，如果將像素結構光陣列安裝在一個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個可單獨控制的光池，每個光池約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。幸運的是，有視頻投影引擎可以在非常緊湊和節能的封裝中生成數百萬像素的圖像。這些視頻投影引擎有時被稱為“微型投影儀”。有多種技術、產品和技術可用于支持這些視頻投影引擎。實現它們的一項技術包括德州儀器(TI ) 完善的數字微鏡設備. 另一種是硅基液晶，您可以將其用作明亮 LED 光源的光調制器。第三種技術涉及使用偏轉激光源。無論選擇哪種技術，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。

實現五向投影儀

現在，讓我們考慮一個標準燈泡大小的設備。但是，它沒有 LED 發射器，而是有五個微型視頻投影模塊——一個朝下，一個朝北、朝南、朝東和朝西。該設備中的處理器通過 Wi-Fi 從外部控制計算機接收五個高清 (HD) 或超高清 (UHD) 視頻流，并從其五個微型投影儀發射光線。如果開發人員正確設計光學器件，五束光會略微重疊，從而用受控的高分辨率光和圖像覆蓋房間和房間內的所有物體。除了如上例所示將區域亮度控制為一種動態任務燈之外，如果使用 4K 投影儀實施，該設備還可以在 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，以及設備可以“看到”的任何物體表面。這允許虛擬化環境——想想全息甲板——藝術品，或重新裝飾點播、全環繞視頻節目和完全身臨其境的視頻會議環境。

五向投影儀故障排除

讓我們更進一步，嘗試解決上述五向投影儀的一些可能存在的缺點。如果我們使用多個五向投影儀的協調陣列會怎樣？我們可以在 5 米 x 5 米房間的天花板上安裝大約四個，也許還有第五個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的外部控制計算機仔細協調它們，則相同的圖像會從不同角度到達墻上的每個點。所以，如果一個人或一件家具恰好擋住了其中一臺投影儀的視點，最多還有四個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備的五個側面——可以監控顯示器以校準和補償投影光束的障礙。如果攝像頭可以檢測到房間內的眼睛位置和面部，您可以指示投影儀“靜音”會遮擋眼睛的少數像素，從而消除投影儀的眩光。

設計大型裝置

如果我們做得非常大——比如在體育場、校園或零售店中安裝 1000 臺這樣的投影儀會怎么樣？投影儀可以作為一個大型、連續的視頻陣列進行控制，從而允許提供非常多樣化的服務和廣告?？赡軙幸环N導航模式，其中投影儀在移動的乘客面前呈現路徑標記，引導他們到他們想要的商品所在的貨架或他們在音樂會或體育場館的座位。攝像頭檢測所有顧客的移動，中央控制處理器實時重新計算視頻，多臺投影儀從多個角度繪制圖形，隨著人們四處走動進行無縫切換。在緊急情況下，系統可以提供非常易于遵循的疏散指示。如果你想了解更多，我的美國專利 9,508，

結論

隨著微型視頻投影儀和其他結構化光源的成本、尺寸和功耗的下降，許多有趣的產品和創新服務成為可能。最終，這些結構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量級。到那時，為什么不對光的方向、亮度和顏色進行最終控制，使其能夠響應空間居住者的需求呢？

關鍵點：

LED 陣列和微型視頻投影儀等結構光引擎的成本正在急劇下降。

您可以配備多臺投影儀，用動態控制的照明和圖像覆蓋房間內的所有墻壁、地板和物體。

無處不在的視頻投影支持新服務，包括便利、舒適、娛樂和緊急服務。

通過協調多個投影頭，一個統一的系統可以提供“墻到墻”的圖像。

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