Können Kameras + Bildschirme mit fenster- / spiegelartigem optischem Verhalten existieren?

9

An Kameras angeschlossene Bildschirme unterscheiden sich erheblich von Fenstern oder Spiegeln. Wenn wir durch ein Fenster oder einen Spiegel schauen, können wir uns auf die Unendlichkeit konzentrieren und unseren Blickwinkel verschieben, um etwas anderes zu sehen. Bei einem Bildschirm mit Live-Kameraaufnahmen sehen wir das Sichtfeld von einem einzelnen Punkt (dem Kamerastandort) aus und konzentrieren uns auf den Bildschirm.

Wäre es möglich, einen Bildschirm + eine Kamera zu entwickeln, deren Verhalten einem Fenster oder einem Spiegel viel näher kommt? Ich denke, der Bildschirm und die Kamera müssten die gleiche Oberfläche haben. Beide wären richtungsempfindlich, und wenn das Kamerapixel auf der Kamera ein Photon mit der Frequenz aus Winkeln empfängt , würde der Bildschirm ein entsprechendes Photon mit der Frequenz von senden Position zur Richtung , wobei aus berechnet wird , die entweder fenster- oder spiegelartiges Verhalten nachahmt. $(C_i, C_j)$ $\nu$ $(C_\phi, C_\theta)$ $\nu$ $(S_i, S_j)$ $(S_\phi, S_\theta)$ $(S_\phi, S_\theta)$ $(C_\phi, C_\theta)$

Ist ein solches Gerät theoretisch möglich? Wenn ja, wäre ein solches Gerät heute technisch machbar? Wenn ja, wurden ernsthafte Arbeiten an solchen Geräten durchgeführt? Wenn es heute theoretisch möglich, aber nicht machbar ist, was müsste entwickelt werden, bevor solche Geräte in Sicht sind?

Es sollte eine breite Palette von Anwendungen in den Bereichen Telepräsenz , Augmented Reality , Automobiltechnik und sicherlich vielen anderen Bereichen haben.

materials optics

— gerrit
quelle

Die bloße Tatsache, dass es unglaublich nützlich wäre, aber Sie haben noch nie davon gehört, sollte ein Hinweis auf die Machbarkeit sein :-)

— Carl Witthoft

@CarlWitthoft Stimmt, obwohl es viele Gadgets gibt, von denen wir gehört haben, dass sie überhaupt nicht machbar sind, wie Zeitmaschinen (-:

— gerrit

5

Die Technologie, um das zu tun, was Sie wollen, gibt es seit Jahrzehnten und sie heißt Holographie . Das Problem bei herkömmlichen fotografischen Sensoren und Anzeigen besteht darin, dass sie nur Amplitudeninformationen über das Licht aufzeichnen / wiedergeben. Um beispielsweise zu wissen, aus welchem Winkel der Strahl kam, müssen Sie auch die Phaseninformationen des Lichts aufzeichnen. Genau das macht die Holographie.

In dem unten gezeigten Bild sehen Sie, dass zwei Bilder eines einzelnen Hologramms aus verschiedenen Winkeln die Maus so zeigen, als ob sie aus verschiedenen Winkeln betrachtet wird. Es gibt Teile der Szene, die aus einem Winkel sichtbar sind und aus dem anderen Winkel nicht einmal sichtbar sind, z. B. die Rückseite der Maus und den Zweig hinter der Maus.

Die Technologien, die zur Erstellung von Echtzeit-Hologrammen benötigt werden (ähnlich einer Kamera mit Bildschirm), befinden sich noch in der F & E-Phase und sind derzeit sehr rudimentär. Räumliche Lichtmodulatoren bieten eine Möglichkeit, 2D-Hologramme in Echtzeit zu erstellen. Diese Gruppe konnte das Hologramm mit einer Standard-4K-Kamera mit Linsenarray aufzeichnen und räumliche Lichtmodulatoren verwenden, um das Hologramm in Echtzeit zu reproduzieren (allerdings nicht besonders gut).

— Chris Mueller
quelle

1

Ein solcher Bildschirm kann mit einer ähnlichen Technologie wie Metamaterialien möglich sein, die für die mögliche Anwendung als "Unsichtbarkeitsmantel" bekannt ist. Einige Unternehmen behaupten auch, dies für das Militär erreicht zu haben, aber seine Wirksamkeit ist fraglich, da die gesamte PR um sie herum Standbilder und Modelle verwendet.

Der Trick wäre, das Licht aus allen Richtungen aufzunehmen und dieselbe Streuung auf der anderen Seite (oder vom Bildschirm) wieder herzustellen. Es gibt Möglichkeiten , Dinge für einige Wellenlängen "unsichtbar" zu machen, indem die Brechung verwendet wird , um EM-Wellen um ein zentrales Objekt zu biegen. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies für einen willkürlich platzierten "Bildschirm" funktioniert, es sei denn, Sie könnten die Eingabe mit einem Bündel von Glasfaserkabeln erfassen reproduzieren Sie es irgendwie genau am anderen Ende (ohne die ausgehende Streuung zu "verdrehen").

All das scheint ziemlich verschwommen und viel zu unterentwickelt für die praktische Anwendung, die Sie hier suchen. Das wahrscheinlich beste Ergebnis wäre ein 3D-Lentikularbildschirm mit Kopf- / Augenverfolgung, mit dem das Bild entsprechend der relativen Position von Bildschirm und Kopf manipuliert werden kann.

Soweit ich weiß, würde dies mit der aktuellen Technologie jeweils nur für eine Person funktionieren. Die Eingabe müsste dann zu einer 3D-Szene verarbeitet werden, damit sie aus anderen Winkeln erneut angezeigt werden kann. Diese Technologie ist ziemlich ausgereift und es gibt viele Technologien, die von der reinen kamerabasierten Erfassung von sichtbarem Licht mit Softwareverarbeitung bis zu aktiven 3D-Scan-Kameras reichen, die mehrere aktive und passive Eingänge kombinieren. Alternativ könnte ein dicht gepacktes 2D-Array von Kameras verwendet und zwei geeignete ausgewählt werden, um der relativen Ausrichtung des Kopfbildschirms zu entsprechen. Ihr Sichtfeld müsste immer noch entsprechend der Entfernung zwischen Kopf und Bildschirm manipuliert werden. Dies wäre höchstwahrscheinlich einfacher digital durchzuführen, indem das Bild von einem Weitwinkelobjektiv zugeschnitten und skaliert wird.

— Jhabbott
quelle

1

Die Übertragung jedes einzelnen Photons ist angesichts des erforderlichen Rechenaufwands nicht möglich, aber die Technologie zum Erfassen einiger Informationen über die Richtung des einfallenden Lichts ist bereits vorhanden und wird in der Lytro- Kamera "Lichtfeld" verwendet.

Die entsprechende Lichtfeldanzeige existiert meines Wissens nicht. Das Lytro-System verwendet ein herkömmliches Display mit Nachbearbeitung, mit dem Sie den Brennpunkt, die Schärfentiefe usw. nach der Aufnahme des Fotos einstellen können.

— pjc50
quelle

Nun, Sie könnten ein Bündel von N Photonen für jedes Bündel von N Photonen übertragen, die hereinkommen ... Ich meinte nicht, jedes Photon buchstäblich zu verarbeiten.

— Gerrit

Ja, obwohl Sie sich hier um Winkelquantisierungsprobleme kümmern müssen: Für jeden Punkt auf dem Empfänger können Sie nur eine bestimmte Anzahl N "Eimer" mit Richtungen haben, in die Sie schauen. Je mehr Eimer, desto mehr Rauschen.

— pjc50

Niemand sagte, dass es einfach werden würde ;-)

— gerrit

0

3D-Kameras

3D-Kameras, die aus zwei Kameras bestehen, um eine Tiefenwahrnehmung zu ermöglichen, gibt es schon lange. Der einzige Grund ist, dass es schwierig sein kann, es einem Paar menschlicher Augen so anzuzeigen, dass das Gehirn es verstehen kann. Die meisten Bemühungen konzentrieren sich heute darauf, jedem Auge nur ein Bild zu zeigen, und ermöglichen es dem Gehirn, sich darauf zu konzentrieren, die Bilder mit einer zusammenhängenden Erzählung zu synchronisieren.

Das Problem dabei ist, dass Sie entweder ein Display sehr nah an den Augen oder eine polarisierte Brille benötigen.

— Rugnir
quelle

Obwohl interessant, unterscheidet sich dies von dem, was ich frage. Das Emulieren des Effekts eines Spiegels oder Fensters geht weit über die Stereoanzeige hinaus.

— Gerrit

The problem with that is either you need a display very close to the eyes, or a pair of polarized glasses.Oder eine Parallaxenbarriere .

— Dan Henderson