„EyeReal” ekraan: tehisintellekti tehnoloogia muudab 3D-prillid iganenuks – kuidas Hiina plaanib kolmanda dimensiooni tavalise riistvaraga murda

Lameda maailma lõpp: teadlased lahendasid ekraanide ajaloo suurima probleemi

Kas mäletate 2010. aastate alguse 3D-telerite ümber käinud elevust? See oli "Avatari"-järgne ajastu, mil tööstus lubas tuua kinoelamuse meie elutubadesse. Kuid revolutsioon ei realiseerunud kunagi. Mahukad prillid, peavalud ja sisu puudumine põhjustasid tehnoloogia kiire unustusehõlma vajumise. Sellest ajast alates on 3D-d koduse meelelahutuse sektoris peetud surnud maaks – või parimal juhul nišituruks VR-peakomplektidele, mis aga isoleerivad kasutaja ümbritsevast.

Kuid nüüd tekitab elevust tuntud Hiina teadusasutuste, sealhulgas Fudani ülikooli, avaldatud artikkel ajakirjas "Nature" . Nende lähenemisviis nimega "EyeReal" lubab mitte midagi vähemat kui ringi ruudustamist: holograafilise välimusega kristallselget 3D-kogemust, mis toimib täielikult ilma prillideta (autostereoskoopiline) ja eksootiliste, taskukohaste eriläätsedeta.

Kas see on meie ekraanide jaoks kauaoodatud "iPhone'i hetk"?

See analüüs heidab pilgu artikli ilmumise telgitagustesse ajakirjas "Nature". Me mitte ainult ei uuri, kuidas tehisintellekti ja standardset riistvara kasutatakse füüsika piiride nihutamiseks, vaid esitame ka olulisi majandusküsimusi: kas mudel on rahaliselt mõttekas, kui kulud nihutatakse tootmiselt elektritarbimisele? Kas see tehnoloogia suudab konkureerida Apple'i "ruumilise andmetöötlusega"? Ja kas oleme valmis tulevikuks, kus meie monitor vajab rohkem arvutusvõimsust kui meie arvuti?

Lameda maailma lõpp: kuidas tehisintellekt demokratiseerib kolmandat dimensiooni

Või: Miks seisab ekraan, nagu me seda teame, silmitsi suurima murranguga pärast värvitehnoloogia kasutamist.

Tarbeelektroonika ajaloos on vähe tehnoloogiaid nii tihti surnuks kuulutatud, kuid samas nii kangekaelselt tagasi tulnud kui 3D-ekraan. Alates 1950. aastate anaglüüf-punarohelistest prillidest kuni 2010. aastate alguse ebaõnnestunud 3D-telerite hüpeni on barjäär alati olnud sama: prillide kandmise vajadus ja kasutajale avalduv füsioloogiline koormus. Fudani ülikooli ja Shanghai tehisintellekti labori Hiina uurimisrühma hiljutine artikkel ajakirjas Nature tähistab potentsiaalselt majanduslikku ja tehnoloogilist pöördepunkti – nn „iPhone'i hetke“ ruumilise kujutamise valdkonnas.

Paradigma muutus: "Uus tehnoloogia muudab 3D-prillid iganenuks"

„EyeReali” majanduslik tähtsus ei seisne mitte eelkõige 3D-sisu kuvamises endas, vaid immersiooni piirkulude radikaalses vähendamises. Varasemaid autostereoskoopilisi süsteeme (st prillivaba 3D) iseloomustasid äärmiselt suured riistvaranõuded (CAPEX). Süsteemid nagu Sony Spatial Reality Display kasutavad valguse murdmiseks paneelil kalleid, mikroskoopiliselt valmistatud läätsekujulisi läätsesid. Need läätsed tuleb füüsiliselt ideaalselt pikslimaatriksile lamineerida – see on väga keeruline tootmisetapp, mis vähendab tehase tootlikkust ja suurendab oluliselt lõpphinda.

Siin kirjeldatud lähenemisviis pöörab selle loogika vastupidiseks: kalli spetsialiseeritud optika asemel kasutatakse "tavalist riistvara" – st kaubanduslikult saadaval olevaid komponente. Süsteemi intelligentsus liigub füüsilisest läätsest algoritmi. Süsteem kasutab valgusvälja puhtoptiliseks ja digitaalseks moduleerimiseks standardseid LCD-paneelide virnasid (uurimisprototüüpides sageli kolm üksteise peale asetatud kihti).

Selle aluseks olev majanduslik põhimõte on riistvara asendamine arvutusvõimsusega. Spetsiaalsete objektiivide kallitesse tootmisliinidesse investeerimise asemel nihutatakse koormus GPU-le (graafikaprotsessor) ja tehisintellekti mudelitele. Kuna arvutusvõimsuse hind (vastavalt Moore'i seadusele või Huangi seadusele tehisintellekti ajastul) kipub langema kiiremini kui täpse optilise tootmise hind, on see lähenemisviis pikas perspektiivis deflatsiooniline. See võimaldab laieneda massiturule, mis oli puhtfüüsiliste objektiivisüsteemide puhul seni võimatu.

Tehisintellekt arvutab iga silma jaoks eraldi pildi (vaate süntees) ja optimeerib valgusvälja, et kõrvaldada interferentsimustrid (muaree efektid) ja varikujutised (vasaku ja parema silma piltide kattumine). See toimub reaalajas sagedusel 50 Hz, mis nõuab tohutut arvutusvõimsust, kuid vähendab drastiliselt füüsilist barjääri lõppkasutaja jaoks.

Varem piiratud valikud: ajaloolised pärandid ja "kosmose ribalaiuse" dilemma ületamine

Selle innovatsiooni olulisuse mõistmiseks tuleb arvestada varasemate 3D-ekraanide põhilise majandusliku probleemiga: nn "ruumi ribalaiuse korrutisega" (SBP). Ekraaniökonoomikas on ribalaius (pikslite arv) napp ressurss.

Klassikaliste automultiskoopiliste ekraanide (nagu Nintendo 3DS või varased Philipsi prototüübid) puhul jagatakse ekraani saadaolev eraldusvõime objektiivide abil erinevateks vaatenurkadeks. 4K monitor, mis on mõeldud 10 perspektiivi samaaegseks kuvamiseks, pakub iga perspektiivi kohta vaid murdosa eraldusvõimest. Tulemuseks on majanduslikult ebaatraktiivne kompromiss: kas aktsepteeritakse pikslitega pilti (madal kasulikkus) või on vastuvõetava teravuse saavutamiseks vaja äärmiselt kalleid 8K või 16K paneele (kõrge hind). Lisaks oli „magus koht“ – ala, kus 3D-efekt toimib – äärmiselt kitsas. Kui kasutaja liiguks vaid paar sentimeetrit küljele, pilt laguneks.

Holograafilised lähenemisviisid, mida sageli nimetatakse "pühaks graaliks", ebaõnnestuvad majanduslikult skaleeritavuse probleemide tõttu. Tõeline holograafia nõuab valgusmodulaatoreid, mille pikslite suurus on nanomeetri vahemikus (võrreldav valguse lainepikkusega). Selliseid ekraane saab laboris toota postmargi suuruses, kuid lauaarvuti suuruse monitori hind ulatuks miljonitesse. Puudub tööstuslik protsess, mis suudaks sellist pikslitihedust suurtel pindadel ("saagis") majanduslikult toota.

Hiina uurimisrühm lahendab selle SBP dilemma dünaamilise optimeerimise abil. Selle asemel, et arvutada valgusvälja kõigi võimalike positsioonide jaoks ruumis samaaegselt (mis raiskab 99% arvutusvõimsusest, kuna keegi seal ei istu), jälgib süsteem silmi ja genereerib ainult sellise valgusvälja, mida selles asukohas täpselt vaja on. Majanduslikust vaatenurgast tähendab see ressursi "valgusinformatsiooni" efektiivsuse 10–100-kordset suurenemist. Süsteem edastab "just õigeaegselt" piksleid "igaks juhuks" pikslite asemel.

Leidke õige meta -agentuur ja planeerimisbüroo, näiteks konsultatsioonifirma - pilt: xpert.digital

🗒️ Leidke õige meta -agentuur ja planeerimisbüroo, näiteks konsultatsioonifirma - otsige ja soovis kümme parimat näpunäidet nõu ja planeerimise jaoks

Lisateavet selle kohta siin:

• Metaverse ja XR eksperdid: leidke õiged partnerid

Spetsiaalset riistvara pole vaja: spetsialiseeritud tootmise lahtisidumine

Väidet „spetsiaalset riistvara pole vaja” tuleks hoolikamalt kaaluda. Täpsem väide oleks: „Eksootiliste tootmistehnoloogiate puudumine”. Nagu ajakirjas Nature kirjeldatud, kasutab süsteem sageli virnade viisi kaubanduslikult saadaval olevaid LCD-paneele. Neid paneele toodetakse massiliselt ja need on Hiinas (maailma juhtiv LCD-ekraanide tootja) saadaval ülimadalate hindadega.

Majanduslikud tagajärjed on tohutud: kuvaritootjate sisenemisbarjäär väheneb. Ettevõtted nagu BOE või TCL ei pea enam ehitama uusi tehaseid, et läätsesid klaasile liimida. Nad saavad kasutada olemasolevaid tootmisliine ja lihtsalt panna paneelid uude korpusesse kokku ("virnastamine"). Väärtuse loomise komponent nihkub drastiliselt riistvarakomponendilt (paneel) tarkvarakomponendile (tehisintellekti algoritm ja draiverid).

Silmade jälgimine on nüüdseks muutunud tarbekaubaks. Lihtsad veebikaamerad ja tõhusad närvivõrgud suudavad pea asendit millisekundites kindlaks määrata. Toote sotsiaalse aktsepteerimise jaoks on ülioluline üle 100° vaatenurk. Varasemad ekraanid sundisid kasutajaid jäigale asendile („pea-nähtavasti“ efekt). 100° nurk võimaldab laua taga loomulikku liikumist.

See avab turu professionaalsetele rakendustele, mis ulatuvad kaugemale pelgast meelelahutusest:

1. Meditsiin: Kirurgid saavad vaadata kompuutertomograafia skaneeringuid kolmemõõtmeliselt ilma steriilseid prille kandmata.
2. CAD/disain: Insenerid saavad komponente näha kolmemõõtmeliselt, mis vähendab veamäära 2D-plaanide tõlgendamisel 3D-objektidena (kulude kokkuhoid prototüüpide loomisel).
3. Kaugtöö: Tõelise sügavusega videokonverentsid („telepresence“) võivad vähendada kognitiivset väsimust („suumiväsimust“), kuna aju töötleb ruumilisi signaale loomulikumalt kui lamedaid pilte.

Varjatud kulud: energia, arvutusvõimsus ja heleduse lõks

Vaatamata eufooriale ei saa objektiivne analüüs ignoreerida negatiivseid välismõjusid ja varjatud kulusid. Kuigi „EyeReal” lähenemisviis on riistvara osas odavam osta, nihutab see kulud tegevuskuludesse (OPEX).

Esiteks: energiatõhususe puudumine.
Kui mitu LCD-paneeli on virnastatud, nagu paljudes neis uurimisseadistustes, suureneb nende valguse läbilaskvus märkimisväärselt. Standardne LCD-ekraan laseb sageli läbi vaid 5–10% taustvalgust (polariseerivate filtrite, värvifiltrite ja vedelkristallmaatriksi tõttu). Kolme sellise paneeli virnastamine vähendab läbilaskvust tuhandeosalisteni. Selleks, et ikkagi eredat pilti toota, peab taustvalgus paistma äärmiselt suure intensiivsusega. See toob kaasa tohutu energiatarbimise suurenemise ja märkimisväärse soojuse tekke. „EyeReal” monitor võib töötamise ajal tarbida mitu korda rohkem energiat kui OLED-ekraan. Tõusvate energiahindade ja rangete ELi ökodisaini eeskirjade ajastul on see märkimisväärne turutõke.

Teiseks: „varjatud arvutusmaks“.
„Standardmonitori“ lubadus varjab fakti, et allikseade (arvuti) ei tohi olla midagi muud kui standardne. Kahe perspektiivi renderdamiseks Full HD-s sagedusel 50 Hz ja samal ajal tehisintellekti mudeli käitamiseks reaalajas valgusvälja optimeerimiseks on vaja võimsat spetsiaalset graafikakaarti (GPU-d) (võrreldav NVIDIA RTX 4070 või uuemaga). Kuigi monitor ise võib olla odav, suurenevad selle omamise kogukulud vajaliku tööjaama tõttu märkimisväärselt. See piirab praegu turgu pros-tarbijatele ja B2B-klientidele; keskmine sülearvutikasutaja jäetakse kõrvale, kuni neid tehisintellekti mudeleid saab spetsiaalsete NPU-de (neuraalprotsessorite) abil tõhusamalt arvutada.

Turustrateegia klassifikatsioon: ökosüsteemide kokkupõrge

Me oleme keset ruumilise andmetöötluse domineerimise võitlust. Ühel pool on peakomplekti tootjad (Apple Vision Proga, Meta Questiga), kes keskenduvad täielikule immersioonile isolatsiooni kaudu ("näoarvutus"). Teisel pool on tehnoloogiad nagu EyeReal, mis võimaldavad sotsiaalset immersiooni ilma kantavate seadmeteta.

Majanduslikust vaatenurgast on ekraanipõhisel lähenemisviisil otsustav eelis: madalad hõõrdekulud. Peakomplekti pähepanemine on teadlik tegevus, mida sageli peetakse tüütuks. Ekraan on lihtsalt "kohal". Kui tehnoloogia töötab nii sujuvalt, nagu kirjeldatud, võib see end kehtestada lauaarvutite tööjaamade standardina, samas kui peakomplektid jäävad nišitooteks VR-mängude või kõrgelt spetsiifiliste simulatsioonide jaoks.

Hiina positsioneerib end selle uuringuga strateegiliselt. Samal ajal kui USA (Silicon Valley) domineerib peakomplektide ja nende operatsioonisüsteemide turul, on Hiina suunatud kuvariistvara arendamisele – sektorile, kus riigil on tänu oma tootmisvõimsusele juba hegemooniline positsioon. Kui see tehnoloogia peaks võidule pääsema, kinnistaks see Hiina muutumist „maailma töökojast“ „kuvaritehnoloogia innovatsiooniliidriks“.

Energiatarve vs arvutusvõimsus: miks EyeReal on ekraanide tulevik hoolimata kitsaskohtadest

„EyeReal” on enamat kui tehniline kurioosum; see on tõend arvutusliku fotograafia võimsusest ekraanidel. Asendades füüsilise keerukuse algoritmilise intelligentsusega, langeb 3D-renderdamise piirkulu teoreetiliselt tavalise monitori ja võimsa kiibi tasemele.

Riskid jäävad siiski püsima: paneelide virnade valguse neeldumisest tingitud suur energiatarve ja rahuldamatu nõudlus arvutusvõimsuse järele on uued kitsaskohad. Kuid majanduslikust vaatenurgast on need probleemid lahendatavad (kiibid muutuvad tõhusamaks, LED-id eredamaks), samas kui läätsede ja hologrammide füüsikalised piirangud on staatilised. Me ei ole ilmselt elutoas kohese revolutsiooni lävel, vaid pigem professionaalse töökoha sügavuse taassünni äärel. Holoteki unistus liigub sammu lähemale – mitte uue füüsika, vaid täiustatud matemaatika kaudu.

☑️ Meie ärikeel on inglise või sakslane

☑️ Uus: kirjavahetus teie riigikeeles!

Konrad Wolfenstein

Mul on hea meel, et olete teile ja minu meeskonnale isikliku konsultandina kättesaadav.

Võite minuga ühendust võtta, täites siin kontaktvormi või helistage mulle lihtsalt telefonil +49 89 674 804 (München) . Minu e -posti aadress on: Wolfenstein ∂ xpert.digital

Ootan meie ühist projekti.

☑️ VKE tugi strateegia, nõuannete, planeerimise ja rakendamise alal

☑️ digitaalse strateegia loomine või ümberpaigutamine ja digiteerimine

☑️ Rahvusvaheliste müügiprotsesside laiendamine ja optimeerimine

☑️ Globaalsed ja digitaalsed B2B kauplemisplatvormid

☑️ teerajajate äriarendus / turundus / PR / mõõde

Saage kasu Xpert.Digitali ulatuslikust, viiekordsest asjatundlikkusest terviklikus teenustepaketis | Teadus- ja arendustegevus, XR, PR ja digitaalse nähtavuse optimeerimine - Pilt: Xpert.Digital

Xpert.digital on sügavad teadmised erinevates tööstusharudes. See võimaldab meil välja töötada kohandatud strateegiad, mis on kohandatud teie konkreetse turusegmendi nõuetele ja väljakutsetele. Analüüsides pidevalt turusuundumusi ja jätkates tööstuse arengut, saame tegutseda ettenägelikkusega ja pakkuda uuenduslikke lahendusi. Kogemuste ja teadmiste kombinatsiooni abil genereerime lisaväärtust ja anname klientidele otsustava konkurentsieelise.

Lisateavet selle kohta siin:

• Kasutage Xpert.digital 5 -kordist kompetentsi ühes paketis alates 500 €/kuus