Дисплей об’ємного зображення з механічною розгорткою на основі OLED матриць
Ні, ні, це не нововведення будь-якої технічної компанії. Лише ідея, що витає у повітрі — де і як вона приземлиться ще не відомо. Сучасне серійне виробництво OLED матриць може дати поштовх у розвитку об'ємних дисплеїв - з'явилася технічна можливість налагодити їхнє масове виготовлення.
Передісторія
Перші системи телебачення (дальнобачення) мали у своїй конструкції спеціальний диск, що обертався, який забезпечував розгортку зображення на рядки Одна з таких систем була реалізована загадковим винахідником трьох епох, Львом Сергійовичем Терменом (вступив до КПРС у 1991 році, тому що особисто обіцяв Леніну). Відлуння цієї технології збереглося в сучасних DLP проекторах — триколірне колесо обертається для поділу загального білого світлового потоку лампи окремо на синій, зелений, червоний.
Винахід світлодіоду дозволив створити новий тип механічних дисплеїв. Діодом можна "моргати" хоч мільйон разів на секунду, його надійність від цього мало зміниться. З газовими лампами (плазмовими панелями) можна зробити те саме, але мабуть простіше це виходить зі світлодіодами:
Перейдемо до Об'єму
Усі сучасні системи об'ємного зображення так чи інакше використовують механічну розгортку.Слід розрізняти повноцінне об'ємне та автостереоскопічне зображення.
Автостереоскопічнеозначає, що спеціальним чином два різні, але плоскі зображення потрапляють окремо в кожне око. При цьому зображення може бути більше двох (сотні), тим самим створюючи ілюзію обсягу. Так працює загадковий Sony raymodeler. Або цілком відкритий проект light fielddisplay. Особливість у тому, що не можна подивитися на зображення зверху чи знизу. Так, в останньому прикладі без обертання маніпулятором маківку у хлопця ніяк не розглянути.
Повноцінно об'ємне- означає, що дисплей спочатку складає картинку з окремих об'ємних точок (вокселів). Як, наприклад, стріляє лазером прямий по повітрю.
Ці підходи вимагають наявність різних математичних алгоритмів і різних обчислювальних потужностей.
Причому тут OLED!?
Дозвіл, наприклад, 800х480х2000 вокселів вже зараз технічно досяжний, при використанні сучасних масових OLED дисплеїв.
Та й найголовніше! Вартість об'ємного дисплея буде порівнянна з вартістю плоского. Немає жодних особливих перешкод, щоб потрапити до нас на робочий стіл років через 3-5. Якщо джедайський меч із «Зоряних війн» ще десь у далекому майбутньому, то екраном масово скористається вже наше покоління.
Автостереоскопічний варіант
За допомогою мікролінз OLED матрицю можна сфокусувати в кут 1° у вертикальній площині. Ну, насправді буде 5-10 °, а за рахунок механічних бар'єрів зайве буде обрізане. Далі, обертаючи матрицю навколо своєї осі, можна домогтися того, що в кожне око будуть потрапляти різні зображення. Необхідно 360 зображень для повноцінного огляду з усіх боків. Припускаю, що саме за цим принципом працює Sony raymodeler.
Як мені здається математична обробка зображення в цьому випадку набагато складніше, ніж попередній варіант. Необхідно заощаджувати 360 варіантів зображень для кожного кадру, що досить надмірно. Тому цей варіант менш цікавий.
Кишки назовні
Допустимо 4 OLED дисплеї будуть обертатися зі швидкістю 12 оборотів за секунду (720 об. за хвилину). Мерехтінняекрану буде 48 Гц, що відповідає звичайному телевізору.
Самі OLED матриці мають відпрацьовувати
8000 кадрів за секунду. Фізично вони на це здатні, на відміну від LCD. Але це вимагатиме спеціального контролера, ймовірно, на основі DSP/FPGA. Штатний контролер доведеться акуратно вирізати.
Вишеназвана роздільна здатність вимагатиме близько 2 Гбайт для кадрового буфера, при 24 кадрах в секунду і 8-бітному повнокольоровому зображенні - виходить близько 50 Гбайт/с пропускну здатність. Такого не витримає доступна динамічна пам'ять (пропускна здатність DDR2 на порядок нижче) і ніякий процесор.Прийде чимось пожертвувати.
Активна OLED матриця з кожним світлодіодом містить декілька транзисторів – для запам'ятовування інтенсивності світіння для кожного пікселя. Зображення сканується рядково. За 8000 кадрів за секунду це буде близько 3,84 млн рядків за секунду — скажений темп.
З іншого боку, схема управління OLED може складатися з набору однакових проміжних модулів, бути масштабованою. Екран розбивається на кілька смуг. Кожна смуга має окремий окремий процесор, буфер.
Ядро обчислювального модуля всього дисплея повинне містити кадровий буфер, розрахований на 2 кадри. Поки один кадровий буфер записуються дані ззовні, другий буфер роздає необхідні частини зображення проміжним модулям. Імовірно, шини читання та записи будуть роздільними. Шина запису ззовні записуватиме весь кадр повністю, а шина читання віддаватиме кожну смугу своєму проміжному модулю. При цьому всі модулі зчитують буфер паралельно - кожну свою ділянку.
Потрібно вигадати спеціальні алгоритми для стиснення/генерації об'ємних зображень. Хоча напевно у медиків є щось напоготові.Адже проблема не нова.
Кому воно потрібне?
Я у себе на столі дуже хочу бачити такий дисплей на додаток до плоского. Мені б навіть вистачило, якби він видавав лише 7 кольорів. Можна без динамічних сцен - грати в Quake на такому я поки що не мрію.
Напевно, знадобилося б комусь ще. Тим самим медикам в апаратах УЗД/ЯМР. Графіки навантаження інтернет каналів (MRTG) теж стали б значно інформативнішими. Чи може відображення сейсмічних даних? Дані з радарів в аеропортах та військових? Я в цих темах погано розуміюсь.
При ціні пристрою в 15-50 тисяч рублів такий дисплей дозволили б собі всі, хто потребує. Зараз подібні екрани у продажу практично відсутні.
Трохи політики
Які в мене ідеали? Я все ще вірю у наші технічні ВНЗ. Група студентів із 5-7 осіб цілком може подужати подібний проект та випустити макет за семестр чи навчальний рік. Вірю також у наших молодих викладачів, здатних організувати такий навчальний процес. Як і майже 100 років тому, пристрій побудови зображень може стати гідною дипломною роботою як у Лева Сергійовича.
Вірю, що цей проект стане відкритим, а не повторить долю електричної лампочки (фільм про картель Фебус).
Вірю в Хабр як особливе місце для спілкування та народження інновацій.
Поки що інші закликають до сумнівної революції, я за створення нових, гарних речей.
А у нас тут можна отримати грант на тестовий період Яндекс.Хмари. Варто лише у полі «секретний пароль» запровадити «Хабр»