Дисплей «EyeReal»: технология искусственного интеллекта делает 3D-очки устаревшими — как Китай планирует покорить третье измерение с помощью стандартного оборудования

Конец плоского мира: исследователи решают самую большую проблему в истории дисплеев

Помните ажиотаж вокруг 3D-телевизоров в начале 2010-х? Это было после «Аватара», когда индустрия обещала принести кинематографический опыт в наши гостиные. Но революция так и не состоялась. Громоздкие очки, головные боли и отсутствие контента быстро привели к тому, что технология канула в Лету. С тех пор 3D в сфере домашних развлечений считается мёртвой землей или, в лучшем случае, нишевым рынком для VR-гарнитур, которые, однако, изолируют пользователя от окружающего мира.

Но теперь публикация известных китайских исследовательских институтов, включая Фуданьский университет, в журнале «Nature» ажиотаж. Их подход, получивший название «EyeReal», обещает не что иное, как квадратуру круга: голографическое, кристально чистое 3D-изображение, которое работает без очков (автостереоскопическое) и без экзотических, дорогостоящих специальных линз.

Настал ли долгожданный «момент iPhone» для наших экранов?

В этом анализе мы заглядываем за кулисы публикации статьи в журнале «Nature». Мы не только рассматриваем, как искусственный интеллект и стандартное оборудование используются для расширения границ физики, но и задаёмся важнейшими экономическими вопросами: имеет ли модель финансовый смысл, если перенести затраты с производства на потребление электроэнергии? Сможет ли эта технология конкурировать с «пространственными вычислениями» Apple? И готовы ли мы к будущему, в котором наш монитор потребует больше вычислительной мощности, чем наш компьютер?

Конец плоского мира: как ИИ демократизирует третье измерение

Или: Почему экран в том виде, в котором мы его знаем, переживает самое большое потрясение со времен появления цвета.

В истории потребительской электроники мало технологий, которые так часто объявлялись мёртвыми, но при этом так упорно возвращались, как 3D-дисплей. От анаглифных красно-зелёных очков 1950-х годов до провалившегося 3D-телевидения начала 2010-х, барьер всегда был одним и тем же: необходимость носить очки и физиологическая нагрузка на пользователя. Недавняя публикация в журнале Nature китайской исследовательской группы из Фуданьского университета и Шанхайской лаборатории искусственного интеллекта потенциально знаменует собой экономический и технологический поворотный момент — так называемый «момент iPhone» для пространственного представления.

Смена парадигмы: «Новые технологии делают 3D-очки устаревшими»

Экономическое значение EyeReal заключается не столько в отображении 3D-контента как такового, сколько в радикальном снижении маржинальных затрат на погружение. Предыдущие автостереоскопические системы (т.е. 3D без очков) характеризовались чрезвычайно высокими требованиями к оборудованию (CAPEX). Такие системы, как Sony Spatial Reality Display, используют дорогостоящие, изготовленные микроскопически лентикулярные линзы на панели для преломления света. Эти линзы должны быть идеально физически наложены на пиксельную матрицу – чрезвычайно сложный производственный этап, который снижает процент выхода годных изделий на заводе и значительно увеличивает конечную цену.

Описанный здесь подход меняет эту логику: вместо дорогостоящей специализированной оптики используется «стандартное оборудование», то есть коммерчески доступные компоненты. Интеллектуальность системы перемещается от физической линзы к алгоритму. Система использует стандартные стеки ЖК-панелей (часто три наложенных слоя в исследовательских прототипах) для модуляции светового поля исключительно оптически и цифровым способом.

Основополагающий экономический принцип заключается в замене аппаратного обеспечения вычислительными мощностями. Вместо инвестиций в дорогостоящие производственные линии для специализированных объективов, нагрузка переносится на графические процессоры (GPU) и модели ИИ. Поскольку стоимость вычислительной мощности (согласно закону Мура или закону Хуанга в эпоху ИИ) имеет тенденцию снижаться быстрее, чем стоимость производства прецизионной оптики, такой подход в долгосрочной перспективе приводит к дефляции. Он позволяет масштабировать производство на массовый рынок, что было невозможно для систем с чисто физическими объективами.

Искусственный интеллект (ИИ) рассчитывает индивидуальное изображение для каждого глаза (синтез изображения) и оптимизирует световое поле, устраняя интерференционные узоры (муаровые эффекты) и ореолы (наложение изображений для левого и правого глаза). Это происходит в реальном времени с частотой 50 Гц, что требует огромных вычислительных мощностей, но радикально снижает физические барьеры для конечного пользователя.

Ранее ограниченные возможности: историческое наследие и преодоление дилеммы «пропускной способности пространства»

Чтобы понять значимость этого нововведения, необходимо рассмотреть фундаментальную экономическую проблему предыдущих 3D-дисплеев: так называемый «пропускной коэффициент пространства» (SBP). В экономике дисплеев пропускная способность (количество пикселей) является дефицитным ресурсом.

В классических автомультископических дисплеях (таких как Nintendo 3DS или ранние прототипы Philips) доступное разрешение экрана делится на различные углы обзора с помощью линз. 4K-монитор, предназначенный для одновременного отображения 10 перспектив, фактически обеспечивает лишь малую долю разрешения на перспективу. В результате приходится идти на экономически невыгодный компромисс: либо мириться с пикселизированным изображением (низкая практическая польза), либо для достижения приемлемой резкости требуются чрезвычайно дорогие панели 8K или 16K (высокая цена). Более того, «зона наилучшего восприятия» — область, в которой работает 3D-эффект — была чрезвычайно узкой. Если пользователь смещался всего на несколько сантиметров в сторону, изображение теряло свою четкость.

Голографические подходы, часто называемые «святым Граалем», экономически неэффективны из-за проблем с масштабируемостью. Для настоящей голографии требуются модуляторы света с размером пикселей в нанометровом диапазоне (сравнимом с длиной волны света). Такие дисплеи можно изготовить в лабораторных условиях размером с почтовую марку, но стоимость настольного монитора исчисляется миллионами. Не существует промышленного процесса, позволяющего экономически эффективно производить такую ​​плотность пикселей на больших поверхностях («выход годных»).

Китайская исследовательская группа обходит эту дилемму SBP с помощью динамической оптимизации. Вместо того, чтобы рассчитывать световое поле для всех возможных положений в пространстве одновременно (что тратит 99% вычислительной мощности, поскольку в этом месте никто не находится), система отслеживает положение глаз и генерирует только то световое поле, которое необходимо именно в этой точке. С экономической точки зрения это означает 10–100-кратное повышение эффективности использования ресурса «световая информация». Система выдаёт пиксели «точно вовремя», а не «на всякий случай».

Найдите подходящее агентство Metaverse и офис планирования, например консалтинговую фирму. Изображение: Xpert.Digital.

🗒️ Найдите подходящее агентство Metaverse и офис планирования, например консалтинговую фирму — найдите десять лучших советов по консультированию и планированию.

Подробнее об этом здесь:

• Эксперты по Метавселенной и XR: найдите подходящих партнеров

Не требуется специального оборудования: разделение специализированного производства

Утверждение «без специального оборудования» требует более тщательного рассмотрения. Более точным было бы утверждение «без экзотических технологий производства». Как описано в исследовании Nature, система часто использует наборы коммерчески доступных ЖК-панелей. Эти панели производятся серийно и доступны по крайне низким ценам в Китае (ведущем мировом производителе ЖК-дисплеев).

Экономические последствия колоссальны: барьер для выхода на рынок для производителей дисплеев снижается. Таким компаниям, как BOE или TCL, больше не нужно строить новые заводы для приклеивания линз к стеклу. Они могут использовать существующие производственные линии и просто собирать панели в новом корпусе («штабелирование»). Компонент создания ценности радикально смещается с аппаратного компонента (панели) на программный (алгоритмы ИИ и драйверы).

Отслеживание взгляда стало обычным делом. Простые веб-камеры и эффективные нейронные сети могут определять положение головы за миллисекунды. Угол обзора более 100° критически важен для социального признания продукта. Ранее дисплеи заставляли пользователей принимать напряжённую позу (эффект «голова в очках»). Угол обзора в 100° обеспечивает естественные движения за столом.

Это открывает рынок для профессиональных приложений, выходящих за рамки чистого развлечения:

1. Медицина: Хирурги могут просматривать КТ-снимки в трёх измерениях, не надевая стерильные очки.
2. САПР/проектирование: Инженеры могут видеть компоненты в трёх измерениях, что снижает частоту ошибок при интерпретации двухмерных планов как трёхмерных объектов (экономия на прототипировании).
3. Удалённая работа: Видеоконференции с реальной глубиной изображения («телеприсутствие») могут снизить когнитивную усталость («усталость от масштабирования»), поскольку мозг обрабатывает пространственные сигналы более естественно, чем плоские изображения.

Скрытые затраты: энергия, вычисления и ловушка яркости

Несмотря на эйфорию, объективный анализ не может игнорировать негативные внешние эффекты и скрытые затраты. Хотя подход «EyeReal» дешевле в плане приобретения оборудования, он переносит затраты на эксплуатацию (OPEX).

Во-первых: энергоэффективность.
При установке нескольких ЖК-панелей друг на друга, как это часто бывает во многих подобных исследовательских установках, их светопропускание значительно увеличивается. Стандартный ЖК-дисплей часто пропускает лишь 5–10% света подсветки (из-за поляризационных фильтров, цветных фильтров и жидкокристаллической матрицы). При установке трёх таких панелей светопропускание снижается до нескольких тысячных долей. Для обеспечения высокой яркости изображения подсветка должна светить с чрезвычайно высокой интенсивностью. Это приводит к значительному увеличению энергопотребления и значительному тепловыделению. Монитор EyeReal может потреблять во много раз больше энергии, чем OLED-экран во время работы. В эпоху роста цен на энергоносители и строгих норм ЕС в области экодизайна это является серьёзным препятствием для рынка.

Во-вторых: «скрытый налог на вычисления».
Обещание «стандартного монитора» скрывает тот факт, что исходное устройство (ПК) должно быть каким угодно, но не стандартным. Для рендеринга двух проекций в формате Full HD с частотой обновления 50 Гц и одновременного запуска модели ИИ для оптимизации светового поля в реальном времени требуется мощная дискретная видеокарта (GPU) (сравнимая с NVIDIA RTX 4070 или выше). Хотя сам монитор может быть недорогим, общая стоимость владения значительно возрастает из-за необходимости использования рабочей станции. В настоящее время это ограничивает рынок полупрофессионалами и B2B-клиентами; среднестатистический пользователь ноутбука остаётся в стороне, пока эти модели ИИ не будут обрабатываться более эффективно с помощью специализированных нейронных процессоров (NPU).

Классификация рыночной стратегии: Столкновение экосистем

Мы находимся в самом разгаре борьбы за доминирование в области пространственных вычислений. С одной стороны, производители гарнитур (Apple с Vision Pro, Meta с Quest), которые фокусируются на полном погружении через изоляцию («вычисления по лицу»). С другой стороны, существуют такие технологии, как EyeReal, которые обеспечивают социальное погружение без носимых устройств.

С экономической точки зрения, подход с использованием экрана имеет решающее преимущество: низкие затраты на взаимодействие. Надевание гарнитуры — осознанное действие, часто воспринимаемое как обременительное. Экран просто «есть». Если технология будет работать так же безупречно, как описано, она может стать стандартом для настольных рабочих станций, в то время как гарнитуры останутся нишевым продуктом для VR-игр или узкоспециализированных симуляций.

Китай позиционирует себя стратегически, используя это исследование. В то время как США (Кремниевая долина) доминируют на рынке гарнитур и их операционных систем, Китай нацелен на развитие дисплейного оборудования – сектора, в котором страна уже занимает лидирующие позиции благодаря своим производственным возможностям. Если эта технология одержит победу, это закрепит превращение Китая из «мировой мастерской» в «лидера инноваций в области дисплейных технологий».

Энергопотребление против вычислительной мощности: почему EyeReal — будущее дисплеев, несмотря на узкие места

«EyeReal» — это больше, чем просто техническая диковинка; это доказательство мощи вычислительной фотографии в применении к дисплеям. Заменяя физическую сложность алгоритмическим интеллектом, предельная стоимость 3D-рендеринга теоретически снижается до уровня стандартного монитора с мощным чипом.

Однако риски сохраняются: высокое энергопотребление из-за поглощения света стеками панелей и ненасытный спрос на вычислительную мощность становятся новыми узкими местами. Но с экономической точки зрения эти проблемы решаемы (чипы становятся эффективнее, светодиоды ярче), в то время как физические ограничения линз и голограмм остаются неизменными. Мы, вероятно, находимся не на пороге мгновенной революции в гостиной, а скорее на пороге возрождения глубины в профессиональном пространстве. Мечта о голопалубе становится на шаг ближе — не благодаря новой физике, а благодаря усовершенствованной математике.

☑️ Наш деловой язык — английский или немецкий.

☑️ НОВИНКА: Переписка на вашем национальном языке!

Konrad Wolfenstein

Я был бы рад служить вам и моей команде в качестве личного консультанта.

Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму или просто позвоните мне по телефону +49 89 89 674 804 (Мюнхен) . Мой адрес электронной почты: wolfenstein ∂ xpert.digital

Я с нетерпением жду нашего совместного проекта.

☑️ Поддержка МСП в разработке стратегии, консультировании, планировании и реализации.

☑️ Создание или корректировка цифровой стратегии и цифровизации.

☑️ Расширение и оптимизация процессов международных продаж.

☑️ Глобальные и цифровые торговые платформы B2B

☑️ Пионерское развитие бизнеса/маркетинг/PR/выставки.

Воспользуйтесь преимуществами обширного пятистороннего опыта Xpert.Digital в комплексном пакете услуг | НИОКР, XR, PR и оптимизация цифровой видимости — Изображение: Xpert.Digital

Xpert.Digital обладает глубокими знаниями различных отраслей. Это позволяет нам разрабатывать индивидуальные стратегии, которые точно соответствуют требованиям и задачам вашего конкретного сегмента рынка. Постоянно анализируя тенденции рынка и следя за развитием отрасли, мы можем действовать дальновидно и предлагать инновационные решения. Благодаря сочетанию опыта и знаний мы создаем добавленную стоимость и даем нашим клиентам решающее конкурентное преимущество.

Подробнее об этом здесь:

• Используйте 5-кратный опыт Xpert.Digital в одном пакете — всего от 500 евро в месяц