加拿大皇后大學(Queen’s University)人類媒體實驗室(Human Media Lab)在最近發表的一篇文章《HoloFlex:可實現彎曲輸入的軟性全像智慧型手機》(HoloFlex: A Flexible Holographic Smartphone with Bend Input)中,披露了全世界首款全像智慧型手機。

研究人員們在基於OLED的軟性ReFlex智慧型手機層疊軟性微鏡陣列,使其可彎曲的觸控顯示器成為一種具有光場的介面。這種軟性顯示器結合執行於手機GPU上的客製光線追蹤演算法,無需頭載式追蹤技術或眼鏡,即可同時為多個用戶渲染出像全像般具有運動視差與立體感的3D影像。

為了打造這個原型,研究人員以3D列印16,000魚眼鏡頭(寬度僅0.75mm)矩陣,並覆蓋其1,920×1,080的全高解析OLED顯示(403dpi的畫素間距約0.063mm)。

由於每個微透鏡圓頂覆蓋12畫素寬的子影像,分別從35度視角(由微透鏡的光學特性決定)的特定虛擬相機位置形成整個場景的畫素區塊,使其得以從任何角度看到懸浮在實際螢幕上3D的160x104解析度影像。

20160513 Holo NT01P1 12p寬度的畫素區塊與半圓頂微鏡陣列分散光線的HoloFlex側面特寫

至於ReFlex智慧型手機,其觸控輸入可實現X、Y輸入,而當擠壓手機顯示器時造成感測器彎曲,讓用戶可控制z維度。

由於最終影像是從光場顯示器(以及在每一微鏡下的子影像解析度)而來的許多光線累積而成,那麼哪一種OLED螢幕解析度才是OEM與消費者在視覺上所能接受的影像品質,從而願意採用這種全像顯示器?根據皇后大學電腦運算系教授兼人類媒體實驗室主任Roel Vertegaal表示,「我認為當行動顯示器達到16K或32K以及4-2微米的畫素間距時,影像品質就類似於我們目前習慣的2D螢幕。」

這比當今超高畫質(UHD) 4K智慧型手機(3,840x2,160畫素)的解析度更高數十倍,但4K手機目前都還不是市場主流,但有些微型OLED製造商已經能達到接近這一畫素間距的能力了。

微透鏡由具有更高的天然幕解析度,不僅易於被縮小,其每一圓頂還可封裝更多畫素資訊(更精細的子影像),從而實現更佳渲染。這種微透鏡陣列還有很大的縮小空間,例如,利用奈米壓印技術等。

Vertegaal澄清,「微透鏡目前約為12畫素大小,這對於1-2cm深度顯示的3D內容來說是可被接受的。我認為商用產品的畫素可能還會加倍,但這反而讓我先前所提到的解析度要求也隨之倍增。」

「我認為目前有兩個主要的限制因素——螢幕解析度以及GPU架構與功耗。正如我們在發表的文章中提到的,利用先進的光線追蹤演算法來渲染3D內容,並為行動GPU中的光線追蹤提供硬體支援,就能實現不的效果.」

那麼這項技術是否會透過Immersion Inc.成為一項授權IP?或者,Roel Vertegaal教授打算成立一家新創公司,與顯示器OEM合作共同推出商用化解決方案?Roel Vertegaal並未回覆這個問題,只表示,「我們的確已為該裝置申請專利,但無法對商業化活動作進一步的評論。」

該技術由於提供可達到所需畫素間距的32K OLED,可能的應用包括使用HoloFlex智慧型手機的彎曲姿勢實現Z軸輸入以便於編輯3D模型、滑動螢幕以X和Y軸操縱物件,而擠壓手機則可沿著Z軸移動物件。

20160513 Holo NT01P2

Vertegaal預期,未來在進一步結合深度相機後,用戶可以置身於全像視訊會議或全像遊戲體驗中,事實上,研究人員已經渲染出3D版的憤怒鳥(Angry Birds)遊戲了,只要彎曲顯示器側邊就可拉開橡皮圈並彈出鳥兒,讓鳥兒以3D方式彈發過整個螢幕。

編譯:Susan Hong

(參考原文:32K OLED resolution in demand for holographic smartphones,by Julien Happich)