全息術(shù)：3D 顯示的未來

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全息術(shù)：3D 顯示的未來

來源: | 作者:4SHQ | 發(fā)布時間: 1155天前 | 4392 次瀏覽 | 分享到:

撰稿 | 顏悅（香港中文大學(xué)，博士生）

物理學(xué)家Dennis Gabor 因發(fā)明全息術(shù)被授予1971年諾貝爾物理學(xué)獎。全息術(shù)是一種可以記錄光波前（包括其幅度和相位）并重建的技術(shù)，其主要利用光的衍射來產(chǎn)生虛擬三維圖像。

先驅(qū)者們在很早就預(yù)言全息是實現(xiàn)完美3D 顯示的最終方法，這是因為全息術(shù)是目前可滿足適配人類視覺系統(tǒng)光學(xué)要求的唯一方法。多年以來，研究者們都在為實現(xiàn)這一目標不斷努力。

近期，來自美國亞利桑那大學(xué)光科學(xué)學(xué)院的Pierre-Alexandre Blanche教授在最新一期的 Light: Advanced Manufacturing發(fā)表一篇題為"Holography, and the future of 3D display” 的綜述文章。

首先，闡述了為什么目前實現(xiàn)全息3D 顯示是一項艱巨的挑戰(zhàn)；

隨后，從人眼視覺系統(tǒng)出發(fā)，介紹了目前主流的3D 顯示技術(shù)及其特點；

隨后，以全息3D 顯示為重點，總結(jié)了利用機器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實現(xiàn)實時全息計算的新進展；

接著，討論了全息數(shù)據(jù)傳輸模型和數(shù)據(jù)壓縮算法；

最后，介紹了全息數(shù)據(jù)硬件生成方法及其進展。

一、為何全息3D 顯示是一項艱巨的挑戰(zhàn)

為了直觀地描述全息3D 顯示的難度，作者使用數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率，b/s）作為衡量指標。

假設(shè)實現(xiàn)一個45°視場，60Hz 刷新率，8位分辨率，50cm×50cm屏幕大小的全息彩色顯示，在所使用光源為500nm情況下，所需要的比特率約為3×10¹⁵b/s。

圖1 展示了全息和其他通訊技術(shù)所需的數(shù)據(jù)速率（按發(fā)展時間順序排列）對比情況。

1798年的搖臂信號機大約每分鐘可傳輸2~3個符號，約0.4bit/s。

1840年代開始流行以莫斯碼傳輸?shù)碾妶螅蠹s為100b/s。

1876年，電話的出現(xiàn)可以開始傳輸聲音信號，傳輸速率在64kb/s。