哈佛大学Bove博士讲述容积显示与容积电影最新进展

　　对于AR/VR来讲，显示技术是内容和硬件发展的关键，因为新的显示技术将支持更多新的叙事手法，比如：通过容积显示技术带来更加立体的“全息”体验。

　　简单来讲，容积显示技术的原理是用实际的立体像素去替代全息显示投射的像素，注：留言已更正（利用LED灯条旋转显示，加上人眼暂留的原理，通过主动移动立体像素的方式来显示全息内容），不过显示的不是2D文字，而是更加立体的内容。

　　Michael Bove博士

　　近期，同时在MIT媒体实验室和哈佛大学任职的科研人员Michael Bove博士大量两个科研小组进行合作，希望找到这项技术可应用的不同叙事场景。

　　在容积显示设备中跳舞的星战冲锋队

　　对于容积显示，Bove表示认为，它并不是所为的“全息技术”或者佩珀尔幻象，因为与之相比，容积显示可显示出3D的人像，逼真感更强。

　　利用佩珀尔幻象“复活”的迈克尔·杰克逊

　　同时，Bove也不认为这是一项裸眼3D或者光场显示技术。

　　MIT&哈佛科研人员

　　他表示：与其他3D技术相比，容积显示技术的优势在于：不需要头显/眼镜、视角更广（高达360°）、视觉和辐辏可实现完美匹配且动态时差效果优秀、晕3D的人观看也不会感到不适。

　　同时，现阶段容积显示也有一些缺点，比如：通常需要移动的显示元件，这样用户就难以去用手触碰显示的图像，装置也难以维持稳定性；有些容积显示技术采用将立体像素显示在有限的空间/平面中，范围比较窄小；难以实现遮挡，而且图像透明度较高；分辨率通常较低，支持的色彩较少，有时甚至仅支持单色。

　　市面上的容积显示技术多种多样，如：支持正面显示的容积式3D显示方案Lightspace3D、加州理工学院研发的球形显示屏、红外线激光感应的等离子放射技术、通过紫外线来移动光学粒子的技术。

　　Everett Lawson在2018年研发了一款外形复古的容积显示设备：Atmopragmascope，该设备结合蒸汽来进行显示，因此在展示的时候，只能采用很厚的玻璃保护罩，防止蒸汽爆炸。

　　还有一种技术叫做Voxon，它是一种将立体像素在有限空间/平面中显示的方案。关于VX1的完整参数，目前信息并不多，但已知它支持容积显示的体积为18x8x8厘米。

　　VX1技术基于一个立方体显示屏，该方案以垂直排列摆动的显示模组以及单板式DLP光源，以满足不同的显示平面。不过Voxon表示：即使有人意外碰到移动中的显示屏，他的手指或屏幕都不会受到影响。与Atmopragmascope相比，它的优势在于采用的容积显示屏市面上有售，因此维修和替换比较容易。

　　完整的显示设备还包括一个照在显示屏外面穹顶，尺寸为39x39x46厘米。你可以将VX1放在桌面上，让观众从桌子四周查看。

　　和目前许多容积显示技术相同，VX1的单板式DLP照明引擎每秒可以在移动的屏幕中生成约5亿单色立体像素，但这个量其实并不高，因此画质并不会太好。因为，一个745x745的RGB容积显示屏可以在30fps的情况下显示10个图像平面，需要光源每秒输出5亿像素，然而仅在30fps的帧率图像还是存在略微闪烁，可想而知全息显示对于光源像素数量是一个巨大挑战。

　　与用于娱乐的2K和4K屏显相比，VX1在分辨率方面有很大差距。Voxon并未透露VX1每个图像平面的具体分辨率，但是据了解，即使是VR显示屏的分辨率也要比最优秀的全息显示屏高，而VR显示屏的分辨率已经比4K平面显示屏低不少了。

　　据悉，哈佛曾在过去一年里将Voxon VX1用于舞蹈教学，MIT还同哈佛一起用VX1探索360°全息的3D容积电影。

　　与其研发容积显示技术，MIT与哈佛更希望通过它来发掘VR以外的电影叙事手法，并找到最有影响力的颜色和渲染技术。他们认为，理论上讲容积显示技术的效果在未来将会提升，而那时候则需要匹配的全新创作手法。

　　据了解，该项目的成员包括动画师、程序员、电影制作人和游戏开发者，他们表示：目前正在使用Unity引擎开发20分钟左右的小短片，可能会在夏季或者春季进行展示。

　　Voxon VX1显示效果

　　尽管该团队目前并未展示容积显示在电影中的应用，但Bove分享了一些在研究中发现的问题：

　　如何将所有内容填充在有限的可是区域内？

　　切换、淡出等场景变化会以什么形式出现？如何让观众看起来更自然？

　　不同镜头跟随需要什么样的视觉效果？

　　如何取舍观众自由观赏和导演引导观众这两点？

　　如何处理场景灯光设计？

　　如何处理音效设计？

　　人物形象的素材从何而来？可能通过动捕技术收集身体扫描数据，或者使用合成的动画角色、动态点云捕捉等；

　　如何让角色的色彩更丰满，降低透明度？

　　角色如何入场和退场？

　　驱动引擎是否需要加入插件，做成容积电影开发引擎？

　　目前他们还未找到这些问题的答案，不过Bove博士也分享了自己观察到的结论：

　　缺少遮挡、可视区域形状不自然等技术限制，反而能刺激开发者的创意；

　　Voxon VX1机器的声音与16mm投影仪的声音相似，而且它的抖动让颜色看起来像是胶片颗粒，看起来很像复古电影，可能会吸引胶片爱好者；

　　Unity Timeline和Cinemachine等工具，不仅被游戏开发者用于制作“剧情动画”，也为电影提供了前期和后期制作的基础；

　　观众需要一段时间适应，才能理解容积电影的视觉叙事手法，因此其团队研发的电影内容将会以循序渐进的方式开场。

　　2018东京游戏展

　　除了MIT和哈佛研究人员探索的场景，Voxon的容积显示技术还可以被应用在其他领域，如：医疗可视化、设计、数学建模、科学科普、太空&工程、编程、地理、游戏等等。

　　在2018年MWC上，Voxon还曾与Verizon和爱立信合作，用结合容积显示与5G演示了一款视频通讯体验。

　　视频中的全息角色是通过Intel RealSense D415相机实时扫描与渲染的，尽管看起来只有一个颜色，但是代表你的虚拟人像看起来足够立体，也很逼真。

　　参考：https://www.displaydaily.com/article/display-daily/storytelling-with-volumetric-displays

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