Czy mogą istnieć kamery + ekrany z zachowaniem optycznym przypominającym okno / lustro?

Ekrany wyświetlacza podłączone do kamer znacznie różnią się od okien lub lusterek. Patrząc przez okno lub lustro, możemy skupić się na nieskończoności i możemy przesunąć punkt obserwacyjny, aby zobaczyć trochę inaczej. Na ekranie wyświetlającym obraz z kamery na żywo widzimy pole widzenia z jednego punktu (lokalizacji kamery), a my skupiamy się na ekranie.

Czy byłoby możliwe opracowanie ekranu + kamery, które byłyby znacznie bliższe oknu lub lustra? Myślę, że ekran i kamera musiałyby mieć tę samą powierzchnię. Oba byłyby wrażliwe na kierunek, a gdy piksel kamery na kamerze odbierze foton o częstotliwości kątem , ekran wyśle ​​odpowiedni foton o częstotliwości z pozycja w kierunku , gdzie są obliczane na podstawie naśladując zachowanie podobne do okna lub lustra.$(C_i, C_j)$$\nu$$(C_\phi, C_\theta)$$\nu$$(S_i, S_j)$$(S_\phi, S_\theta)$$(S_\phi, S_\theta)$$(C_\phi, C_\theta)$

Czy takie urządzenie jest teoretycznie możliwe? Jeśli tak, czy takie urządzenie byłoby dzisiaj technicznie wykonalne? Jeśli tak, czy były jakieś poważne prace nad takimi urządzeniami? Jeśli jest to teoretycznie możliwe, ale dziś niewykonalne, co należałoby opracować, zanim takie urządzenia znajdą się na horyzoncie?

Powinien mieć szeroki zakres zastosowań w teleobecności , rzeczywistości rozszerzonej , inżynierii samochodowej i na pewno wielu innych dziedzinach.

Technologia robienia tego, co chcesz, istnieje od dziesięcioleci i nazywa się holografią . Problem z typowymi czujnikami fotograficznymi i wyświetlaczami polega na tym, że rejestrują / odtwarzają tylko informacje o amplitudzie światła. Aby wiedzieć np. Z jakiego kąta pochodzi promień, należy również zapisać informację fazową światła. Właśnie to robi holografia.

Na obrazie pokazanym na dole widać, że dwa obrazy jednego hologramu wykonanego pod różnymi kątami pokazują mysz tak, jakby była oglądana pod różnymi kątami. Istnieją części sceny widoczne pod jednym kątem, które nie są nawet widoczne pod innym kątem, takie jak tył myszy i gałąź za myszą.

Technologie potrzebne do tworzenia hologramów w czasie rzeczywistym (podobnie jak aparat z ekranem) są nadal w fazie badań i rozwoju i są teraz bardzo szczątkowe. Przestrzenne modulatory światła umożliwiają wytwarzanie hologramów 2D w czasie rzeczywistym. Ta grupa była w stanie nagrać hologram przy użyciu standardowej kamery 4K z matrycą obiektywów i wykorzystała przestrzenne modulatory światła do odtworzenia hologramu w czasie rzeczywistym (choć niezbyt dobrze).

Taki ekran może być możliwy przy użyciu technologii podobnej do metamateriałów, która znana jest z potencjalnego zastosowania jako „peleryna niewidoczności”. Niektóre firmy twierdzą również, że osiągnęły to dla wojska, ale jego skuteczność jest wątpliwa, ponieważ wszystkie PR wokół niej wykorzystują zdjęcia i makiety.

Sztuczka polegałaby na zebraniu światła ze wszystkich kierunków i ponownym wytworzeniu tego samego rozproszenia po drugiej stronie (lub z ekranu). Istnieją sposoby na uczynienie rzeczy „niewidzialnymi” dla niektórych długości fali za pomocą refrakcji, aby zginać fale elektromagnetyczne wokół centralnego obiektu, ale jest mało prawdopodobne, aby działało to dla arbitralnie umieszczonego „ekranu”, chyba że można uchwycić dane wejściowe za pomocą pakietu światłowodów i jakoś odtworzyć go dokładnie na drugim końcu (bez „skręcania” wychodzącego rozproszenia).

Wszystko to wydaje się dość mgliste i zbyt słabo rozwinięte do praktycznego zastosowania, którego tu szukasz. Prawdopodobnie najlepszym, co można osiągnąć, byłby trójwymiarowy ekran soczewkowy ze śledzeniem głowy / oka, aby mógł on manipulować obrazem zgodnie z względnym położeniem ekranu / głowy.

O ile mi wiadomo, działałoby to tylko dla jednej osoby na raz z obecną technologią. Dane wejściowe musiałyby zostać przetworzone na scenę 3D, aby można je było ponownie wyświetlić pod innymi kątami. Ta technologia jest dość dojrzała i istnieje wiele technologii, od przechwytywania światła widzialnego opartego wyłącznie na kamerach z przetwarzaniem oprogramowania, po aktywne kamery skanujące 3D, które łączą wiele aktywnych i pasywnych sygnałów wejściowych. Alternatywnie można zastosować ciasno upakowany zestaw kamer 2D i wybrać dwa odpowiednie, aby dopasować je do względnej orientacji ekranu głównego. Ich pole widzenia nadal wymagałoby manipulacji zgodnie z odległością od głowicy, najprawdopodobniej łatwiej byłoby to zrobić cyfrowo, przycinając i skalując obraz z obiektywu szerokokątnego.

Przesyłanie każdego pojedynczego fotonu jest niewykonalne, biorąc pod uwagę ilość obliczeń, które byłyby wymagane, ale technologia przechwytywania niektórych informacji o kierunku nadchodzącego światła już istnieje i jest stosowana w kamerze „pola świetlnego” Lytro .

O ile mi wiadomo, odpowiedni wyświetlacz pola świetlnego nie istnieje. System Lytro wykorzystuje konwencjonalny wyświetlacz z postprocessingiem, który pozwala dostosować punkt ogniskowy, głębię ostrości itp. Po zrobieniu zdjęcia.

Aparaty 3D

Kamery 3D, które składają się z dwóch kamer w celu umożliwienia percepcji głębi, istnieją już od dłuższego czasu. Jedyne piętro polega na tym, że pokazanie go dwóm ludzkim oczom w sposób zrozumiały dla mózgu może być trudne. Większość dzisiejszych wysiłków koncentruje się na pokazywaniu tylko jednego obrazu każdemu oku i pozwala mózgowi skoncentrować się na synchronizacji obrazów w jednej spójnej narracji.

Problem w tym, że albo potrzebujesz wyświetlacza bardzo blisko oczu, albo pary spolaryzowanych okularów.