如何使用大量并行的投影機陣列？會產(chǎn)生哪些新的服務(wù)？

在過去幾十年的時間里，攝像機的價格下降了三個數(shù)量級，在20世紀90年代一臺反應(yīng)靈敏的全高清攝像機要花費數(shù)千美元，但是現(xiàn)在你只需要花費5美元左右就可以買到類似的高清攝像機，它們的模組甚至比一塊糖還要小。如果目前售價在500美元的高清視頻投影機也經(jīng)歷這樣的發(fā)展，未來的情況會怎樣呢？我們可以把這些便宜的小型投影機放置在哪里？如何使用大量并行的投影機陣列？會產(chǎn)生哪些新的服務(wù)？下面讓我們大膽猜一下一些可能性。

實現(xiàn)緊湊且節(jié)能的視頻投影機

目前有幾種可能的方法來實現(xiàn)價格不貴、緊湊且節(jié)能的視頻投影機，首先想到的是它并不是真正的視頻投影機，而是一個結(jié)構(gòu)化的光引擎。如果你仔細觀察發(fā)光二極管（LED）燈泡，你會發(fā)現(xiàn)它通常有十幾個獨立的LED，如果我們能夠單獨控制它們，從而可以從不同角度調(diào)整設(shè)備發(fā)出光的亮度，會有什么效果呢？你可以把一個二維陣列的小LED芯片——白色的或者RGB格式的——放在一個基片上，這樣就可以去除它們的熱量并單獨控制它們的亮度，你可以把基板放在一個光學(xué)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)將陣列的圖像投射到遠場中，形成大量部分重疊的光束。光學(xué)系統(tǒng)可采用以下形式：

微鏡頭陣列

魚眼鏡頭

全息照相

如果你將這種裝置安裝在天花板的燈具上，通過WiFi使用本地處理器來接收命令實現(xiàn)單獨控制每個發(fā)光二極管的亮度，房間的人員可以選擇光源的任意角度，從而可以照亮房間內(nèi)的每個角落，因此比如在零售或者娛樂場所，照向工作區(qū)域或商品展示柜的LED光束可能是明亮的，此外針對人行道或餐桌的LED燈可以相對調(diào)暗一些。當(dāng)人們移動或活動發(fā)生變化時，處理器能夠?qū)崟r的調(diào)整光照明模式。

目前尺寸最小的RGB發(fā)光二極管占用面積0.65mm2，50x50像素的結(jié)構(gòu)光陣列可以符合標(biāo)準的180度35mm焦平面的魚眼鏡頭的光學(xué)要求，全功率模式下功耗大約是100W。例如如果你在一個高3米面積5平方的房間屋頂安裝一個像素光學(xué)陣列，在墻上和地板上將會形成2500個獨立可控的光學(xué)像素點，每個像素點覆蓋25平方厘米。

然而上面例子中的2500像素與高清圖像的200萬像素或4K圖像的800萬像素相距甚遠，但幸運的是一些視頻投影引擎可以以非常緊湊節(jié)能的方式生成數(shù)百萬像素的圖像，這些視頻投影引擎有時也被稱為“pico投影機”，有幾種技術(shù)和產(chǎn)品可以支持這種類型的投影引擎。其中一項技術(shù)是TI（德州儀器）提供的完善的數(shù)字微鏡設(shè)備，另一項則是硅片上的液晶技術(shù)，你可以用它作為LED光源亮度的調(diào)節(jié)器，第三項技術(shù)涉及使用偏轉(zhuǎn)的激光源。無論選擇哪種技術(shù)，你都可以使用這種類型的視頻投影引擎將高分辨率圖像投影到墻上、地板或房間內(nèi)某個角落。

實現(xiàn)支持五個方向的投影

現(xiàn)在我們考慮一個標(biāo)準燈泡大小的設(shè)備，但是它沒有LED發(fā)射器，而是集成了五個pico視頻投影模塊——一個方向朝下，其余四個分別朝向東、南、西、北。該設(shè)備的處理器借助WiFi從外部控制計算機接收五個高清（HD）或超高清（UHD）視頻流，并從這五個pico投影儀發(fā)出光線。如果開發(fā)人員正確設(shè)計了光學(xué)系統(tǒng)，這五根光束就會有一定的輕微重疊，用可控的高分辨率光線和圖像覆蓋整個房間和房間內(nèi)的所有物體，除了像上面的例子一樣以外，將某個部分區(qū)域的亮度作為一種動態(tài)光進行控制外，如果使用4K投影儀該系統(tǒng)還能夠完全覆蓋5mx5m房間內(nèi)的所有角落，提供大約1.3mm的像素大小。此外還支持虛擬化環(huán)境，比如全息投影，或者精心設(shè)計的完全環(huán)繞的視頻節(jié)目，以及完全沉浸式的視頻會議環(huán)境。

解決五向投影儀的一些問題

讓我們進一步嘗試解決上面介紹的五向投影儀的一些可能存在的缺點，如果我們使用一組可以協(xié)調(diào)的五向投影儀呢？我們可以在5mx5m的房間天花板上安裝四個這樣的裝置，或者在地板的中央安裝第五個裝置——從較低的角度覆蓋天花板和墻壁。在這個場景中多個投影幾乎可以覆蓋房間內(nèi)的墻壁、地板和天花板的每一平方厘米。如果通過外部控制計算機進行幾何變換和標(biāo)定，仔細協(xié)調(diào)，相同的圖像就會從不同的角度到達墻上的每個點，所以如果一個人或一件家具恰好擋住了其中一個投影儀的視線，那么還有其余四個投影儀可以照亮那個表面。房間內(nèi)的攝像機——可以安裝在pico投影的五個側(cè)面——可以用于監(jiān)控，校準投影光束的障礙物，并對其進行補償。如果攝像機能夠探測到眼睛的位置和房間內(nèi)的人臉，你就可以指示投影儀關(guān)閉哪些會擋住眼睛的像素點，從而消除投影儀發(fā)出的強光。

設(shè)計大型安裝系統(tǒng)

如果我們要用到1000個這樣的投影儀在體育場、校園或零售店內(nèi)放映會怎樣呢？投影儀可以設(shè)計為一個大型的連續(xù)排列的陣列，支持多種功能和推銷服務(wù)，還可以設(shè)計一種引導(dǎo)模式，在這種模式下投影儀在顧客面前呈現(xiàn)一個方向標(biāo)記，引導(dǎo)他們找到想買的商品所在的貨架，或者他們參加音樂會或體育場館的座位。攝像機還會監(jiān)測所有顧客的行為，中央控制處理器會實時分析采集的視頻，多個投影儀從多個角度投射圖像，在人們走動的過程中進行無縫的切換，在緊急情況下該系統(tǒng)可以提供非常及時的疏散指示。如果大家想了解更多信息，我的美國專利9508137描述了一個可以做到這一點的系統(tǒng)的所有細節(jié)。

總結(jié)

隨著pico視頻投影儀和其他結(jié)構(gòu)光源成本、尺寸和功耗的降低，許多有趣的產(chǎn)品和創(chuàng)新服務(wù)成為可能，最終這些結(jié)構(gòu)光源和視頻投影引擎的成本可能與智能燈泡的成本相同，在這一點上為什么不最終控制光的方向、亮度和顏色，使其能夠響應(yīng)空間內(nèi)人員的需求呢？關(guān)鍵如下：

像LED陣列和pico視頻投影儀這樣的結(jié)構(gòu)光源引擎的成本在急劇的下降

你可以選擇安裝多個投影，以動態(tài)控制照明和圖像的方式覆蓋房間內(nèi)的所有墻壁、地板和各個角落

出現(xiàn)一些新的服務(wù)模式，比如快捷舒適的娛樂體驗，緊急情況下的處理也變得更加高效

通過協(xié)調(diào)多個投影儀的方向甚至可以實現(xiàn)“墻對墻”的圖像投影統(tǒng)一系統(tǒng)