"EyeReal"-skärm: AI-teknik gör 3D-glasögon föråldrade – Hur Kina planerar att knäcka den tredje dimensionen med standardhårdvara

Slutet på den platta världen: Forskare löser det största problemet i bildskärmshistorien

Minns du hypen kring 3D-tv-apparater i början av 2010-talet? Det var tiden efter Avatar, då branschen lovade att ta in den biomässiga upplevelsen i våra vardagsrum. Men revolutionen blev aldrig av. Skrymmande glasögon, huvudvärk och brist på innehåll fick snabbt tekniken att försvinna i glömska. Sedan dess har 3D inom hemunderhållningssektorn ansetts vara död mark – eller i bästa fall en nischmarknad för VR-headset, som dock isolerar användaren från omgivningen.

Men nu väcker en publikation av välkända kinesiska forskningsinstitutioner, inklusive Fudan University, i tidskriften "Nature" uppståndelse. Deras metod, kallad "EyeReal", lovar inget mindre än att göra cirkeln kvadrerad: en holografiskt utseende, kristallklar 3D-upplevelse som fungerar helt utan glasögon (autostereoskopisk) och utan exotiska, oöverkomliga speciallinser.

Är detta det länge efterlängtade "iPhone-ögonblicket" för våra skärmar?

Denna analys tittar bakom kulisserna på artikelns publicering i "Nature". Vi undersöker inte bara hur artificiell intelligens och standardhårdvara används för att tänja på fysikens gränser, utan ställer också de avgörande ekonomiska frågorna: Är modellen ekonomiskt vettig om kostnaderna flyttas från tillverkning till elförbrukning? Kan denna teknik konkurrera med Apples "spatial computing"? Och är vi redo för en framtid där vår skärm kräver mer datorkraft än vår dator?

Slutet på den platta världen: Hur AI demokratiserar den tredje dimensionen

Eller: Varför skärmen som vi känner den står inför sin största omvälvning sedan färg.

I hemelektronikens historia har få tekniker dödförklarats så ofta, men ändå återvänt så envist, som 3D-skärmen. Från de anaglyfiska rödgröna glasögonen på 1950-talet till den misslyckade 3D-TV-hypen i början av 2010-talet har barriären alltid varit densamma: nödvändigheten av att bära glasögon och den fysiologiska belastningen på användaren. Den nyligen publicerade publikationen i Nature av det kinesiska forskarteamet från Fudan University och Shanghai AI Laboratory markerar potentiellt en ekonomisk och teknologisk vändpunkt – ett så kallat "iPhone-ögonblick" för rumslig representation.

Paradigmskiftet: "Ny teknik gör 3D-glasögon föråldrade"

Den ekonomiska betydelsen av "EyeReal" ligger inte främst i visningen av 3D-innehåll i sig, utan i den radikala minskningen av marginalkostnaderna för immersion. Tidigare autostereoskopiska system (dvs. glasögonfri 3D) kännetecknades av extremt höga hårdvarukrav (CAPEX). System som Sony Spatial Reality Display använder dyra, mikroskopiskt tillverkade linsformade linser på panelen för att bryta ljus. Dessa linser måste fysiskt lamineras perfekt på pixelmatrisen – ett mycket komplext tillverkningssteg som minskar utbytesgraden i fabriken och kraftigt ökar slutpriset.

Tillvägagångssättet som beskrivs här vänder på denna logik: Istället för dyr specialiserad optik används "vanlig hårdvara" – det vill säga kommersiellt tillgängliga komponenter. Systemets intelligens flyttas från den fysiska linsen till algoritmen. Systemet använder vanliga LCD-panelstackar (ofta tre överlagrade lager i forskningsprototyper) för att modulera ljusfältet enbart optiskt och digitalt.

Den underliggande ekonomiska principen är att ersätta hårdvara med datorkraft. Istället för att investera i dyra produktionslinjer för specialiserade objektiv flyttas bördan över till GPU:n (grafikprocessorn) och AI-modellerna. Eftersom kostnaden för datorkraft (enligt Moores lag eller Huangs lag i AI-åldern) tenderar att falla snabbare än kostnaden för precis optisk tillverkning, är denna metod deflatorisk i längden. Den möjliggör skalning till massmarknaden, något som förblev omöjligt för rent fysiska linssystem.

AI:n beräknar en individuell bild för varje öga (bildsyntes) och optimerar ljusfältet för att eliminera interferensmönster (moiréeffekter) och ghosting (överlappning av bilder för vänster och höger öga). Detta sker i realtid vid 50 Hz, vilket kräver enorm datorkraft men drastiskt minskar den fysiska barriären för slutanvändaren.

Tidigare begränsade alternativ: Historiska arv och att övervinna dilemmat med "rymdbandbredd"

För att förstå betydelsen av denna innovation måste man beakta det grundläggande ekonomiska problemet med tidigare 3D-skärmar: den så kallade "Space Bandwidth Product" (SBP). Inom skärmekonomi är bandbredd (antal pixlar) en knapp resurs.

Med klassiska automultiskopiska skärmar (som Nintendo 3DS eller tidiga Philips-prototyper) delas skärmens tillgängliga upplösning upp i olika betraktningsvinklar med hjälp av linser. En 4K-skärm avsedd att visa 10 perspektiv samtidigt erbjuder effektivt bara en bråkdel av upplösningen per perspektiv. Resultatet har blivit en ekonomiskt oattraktiv avvägning: antingen accepterar man en pixelerad bild (låg nytta) eller så behöver man extremt dyra 8K- eller 16K-paneler (högt pris) för att uppnå acceptabel skärpa. Dessutom var "sweet spot" – det område där 3D-effekten fungerar – extremt smalt. Om användaren rörde sig bara några centimeter åt sidan skulle bilden brytas samman.

Holografiska metoder, ofta kallade den "heliga graalen", misslyckas ekonomiskt på grund av skalbarhetsproblem. Sann holografi kräver ljusmodulatorer med pixelstorlekar i nanometerområdet (jämförbara med ljusets våglängd). Sådana skärmar kan tillverkas i labbet i frimärkesstorlek, men kostnaden för en skärm i skrivbordsstorlek skulle uppgå till miljontals kronor. Det finns ingen industriell process som ekonomiskt kan producera denna pixeltäthet på stora ytor ("utbyte").

Den kinesiska forskargruppen kringgår detta SBP-dilemma genom dynamisk optimering. Istället för att beräkna ljusfältet för alla möjliga positioner i rymden samtidigt (vilket slösar bort 99 % av datorkraften eftersom ingen sitter där), spårar systemet ögonen och genererar bara det ljusfält som exakt behövs på den platsen. Ur ett ekonomiskt perspektiv representerar detta en 10- till 100-faldig ökning av effektiviteten hos resursen "ljusinformation". Systemet levererar "just-in-time"-pixlar istället för "just-in-case"-pixlar.

🗒 Hitta rätt meta -vers byrå och planeringskontor som konsultföretag - Sök och ville ha topp tio tips för råd och planering

Mer om detta här:

• Experter på Metaverse och XR: Hitta rätt partners

Ingen speciell hårdvara krävs: Frikoppling av specialiserad tillverkning

Påståendet "ingen speciell hårdvara" behöver övervägas mer noggrant. Ett mer korrekt påstående skulle vara: "Ingen exotisk tillverkningsteknik." Som beskrivs i Nature-studien använder systemet ofta staplar av kommersiellt tillgängliga LCD-paneler. Dessa paneler massproduceras och finns tillgängliga till bottenpriser i Kina (världens ledande tillverkare av LCD-skärmar).

De ekonomiska konsekvenserna är enorma: Inträdesbarriären för bildskärmstillverkare minskar. Företag som BOE eller TCL behöver inte längre bygga nya fabriker för att limma linser på glas. De kan använda befintliga produktionslinjer och helt enkelt montera panelerna i ett nytt hölje ("stapling"). Värdeskapandekomponenten flyttas drastiskt från hårdvarukomponenten (panel) till mjukvarukomponenten (AI-algoritm och drivrutiner).

Ögonstyrning är numera en handelsvara. Enkla webbkameror och effektiva neurala nätverk kan bestämma huvudpositioner på millisekunder. En betraktningsvinkel på över 100° är avgörande för produktens sociala acceptans. Tidigare skärmar tvingade användarna in i en stel hållning ("head-in-a-vis"-effekten). En vinkel på 100° möjliggör naturlig rörelse vid skrivbordet.

Detta öppnar upp marknaden för professionella tillämpningar utöver ren underhållning:

1. Medicin: Kirurger kan se datortomografiska bilder i tre dimensioner utan att behöva bära sterila glasögon.
2. CAD/Design: Ingenjörer kan se komponenter tredimensionellt, vilket minskar felfrekvensen vid tolkning av 2D-planer som 3D-objekt (kostnadsbesparingar vid prototypframställning).
3. Distansarbete: Videokonferenser med verkligt djup ("telepresence") kan minska kognitiv trötthet ("zoomtrötthet"), eftersom hjärnan bearbetar rumsliga signaler mer naturligt än platta bilder.

De dolda kostnaderna: energi, beräkningsförmåga och ljusstyrkefällan

Trots euforin kan en objektiv analys inte ignorera de negativa externaliteterna och dolda kostnaderna. Även om "EyeReal"-metoden är billigare att köpa in vad gäller hårdvara, flyttar den kostnaderna till drift (OPEX).

Först: Energiineffektivitet.
När flera LCD-paneler staplas, som i många av dessa forskningsuppsättningar, ökar deras ljustransmission avsevärt. En vanlig LCD-panel släpper ofta bara igenom 5–10 % av bakgrundsbelysningens ljus (på grund av polarisationsfilter, färgfilter och flytande kristallmatrisen). Att stapla tre sådana paneler minskar transmissionen till tusendelar. För att fortfarande producera en ljusstark bild måste bakgrundsbelysningen lysa med extremt hög intensitet. Detta leder till kraftigt ökad strömförbrukning och avsevärd värmeutveckling. En "EyeReal"-skärm skulle kunna förbruka många gånger så mycket energi som en OLED-skärm under drift. I en tid av stigande energipriser och stränga EU-ekodesignföreskrifter är detta ett betydande marknadshinder.

För det andra: Den "dolda beräkningsskatten".
Löftet om en "standardskärm" döljer det faktum att källenheten (datorn) måste vara allt annat än standard. För att rendera två perspektiv i Full HD vid 50 Hz samtidigt som en AI-modell för realtidsoptimering av ljusfält körs krävs ett kraftfullt dedikerat grafikkort (GPU) (jämförbart med ett NVIDIA RTX 4070 eller högre). Även om själva skärmen kan vara billig ökar den totala ägandekostnaden avsevärt på grund av den nödvändiga arbetsstationen. Detta begränsar för närvarande marknaden till prosumers och B2B-kunder; den genomsnittliga bärbara datoranvändaren lämnas utanför tills dessa AI-modeller kan beräknas mer effektivt med hjälp av dedikerade NPU:er (Neural Processing Units).

Marknadsstrategiklassificering: Konflikt mellan ekosystem

Vi befinner oss mitt i en kamp om dominans inom spatial databehandling. Å ena sidan finns headsettillverkare (Apple med Vision Pro, Meta med Quest) som fokuserar på total immersion genom isolering ("face computing"). Å andra sidan finns tekniker som EyeReal, som möjliggör social immersion utan wearables.

Ur ett ekonomiskt perspektiv har den skärmbaserade metoden en avgörande fördel: låga friktionskostnader. Att ta på sig ett headset är en medveten handling, ofta uppfattad som besvärande. En skärm finns helt enkelt "där". Om tekniken fungerar så sömlöst som beskrivet kan den etablera sig som standard för stationära arbetsstationer, medan headset förblir nischprodukter för VR-spel eller högspecialiserade simuleringar.

Kina positionerar sig strategiskt med denna forskning. Medan USA (Silicon Valley) dominerar headsetmarknaden och dess operativsystem, riktar sig Kina in sig på utvecklingen av displayhårdvara – en sektor där landet redan har en hegemonisk position tack vare sin tillverkningskapacitet. Om denna teknik skulle bli framgångsrik skulle den cementera Kinas omvandling från "världens verkstad" till "innovationsledare inom displayteknik".

Energiförbrukning kontra datorkraft: Varför EyeReal är framtiden för skärmar trots flaskhalsar

”EyeReal” är mer än en teknisk kuriositet; det är ett bevis på kraften i beräkningsfotografering tillämpad på skärmar. Genom att ersätta fysisk komplexitet med algoritmisk intelligens sjunker marginalkostnaden för 3D-rendering teoretiskt sett till nivån för en vanlig bildskärm plus ett kraftfullt chip.

Riskerna kvarstår dock: den höga energiförbrukningen på grund av ljusabsorptionen i panelstackarna och den omättliga efterfrågan på datorkraft är de nya flaskhalsarna. Men ur ett ekonomiskt perspektiv är dessa problem lösbara (chips blir effektivare, lysdioder ljusare), medan de fysiska begränsningarna hos linser och hologram är statiska. Vi står förmodligen inte på gränsen till en omedelbar revolution i vardagsrummet, utan snarare en renässans av djup på den professionella arbetsplatsen. Drömmen om holodäcket kommer ett steg närmare – inte genom ny fysik, utan genom förbättrad matematik.

☑ Vårt affärsspråk är engelska eller tyska

☑ Nytt: korrespondens på ditt nationella språk!

 

Jag är glad att vara tillgänglig för dig och mitt team som personlig konsult.

Du kan kontakta mig genom att fylla i kontaktformuläret eller helt enkelt ringa mig på +49 89 674 804 (München) . Min e -postadress är: Wolfenstein ∂ xpert.digital

Jag ser fram emot vårt gemensamma projekt.

 

 

☑ SME -stöd i strategi, rådgivning, planering och implementering

☑ skapande eller omjustering av den digitala strategin och digitaliseringen

☑ Expansion och optimering av de internationella försäljningsprocesserna

☑ Globala och digitala B2B -handelsplattformar

☑ Pioneer Business Development / Marketing / PR / Measure

Xpert.Digital har djup kunskap i olika branscher. Detta gör att vi kan utveckla skräddarsydda strategier som är anpassade efter kraven och utmaningarna för ditt specifika marknadssegment. Genom att kontinuerligt analysera marknadstrender och bedriva branschutveckling kan vi agera med framsyn och erbjuda innovativa lösningar. Med kombinationen av erfarenhet och kunskap genererar vi mervärde och ger våra kunder en avgörande konkurrensfördel.

Mer om detta här:

• Använd 5 -Fold -kompetensen hos Xpert.digital i ett paket - från 500 €/månad