Các nhà nghiên cứu đã phát triển phương pháp hiển thị 3D đủ màu sử dụng màn hình điện thoại thông minh thay vì tia laser để tạo ra hình ảnh ba chiều. Với sự phát triển hơn nữa, phương pháp mới có thể hữu ích cho màn hình thực tế ảo hoặc tăng cường.
Cho dù màn hình thực tế ảo và tăng cường đang được sử dụng để chơi game, giáo dục hay các ứng dụng khác, việc kết hợp màn hình 3D có thể tạo ra trải nghiệm người dùng thực tế và tương tác hơn.
Trưởng nhóm nghiên cứu Ryoichi Horisaki từ Đại học Tokyo ở Nhật Bản cho biết: “Mặc dù kỹ thuật chụp ảnh ba chiều có thể tạo ra hình ảnh 3D trông rất thực của các vật thể, nhưng các phương pháp truyền thống không thực tế vì chúng dựa vào nguồn laser”. “Laser phát ra ánh sáng kết hợp dễ điều khiển nhưng chúng làm cho hệ thống trở nên phức tạp, đắt tiền và có khả năng gây hại cho mắt”.
In Chữ cái quang học, các nhà nghiên cứu mô tả phương pháp mới của họ, dựa trên hình ảnh ba chiều do máy tính tạo ra (CGH). Nhờ thuật toán mới mà họ phát triển, họ chỉ có thể sử dụng iPhone và một thành phần quang học gọi là bộ điều biến ánh sáng không gian để tái tạo hình ảnh màu 3D bao gồm hai lớp hình ba chiều.
Otoya Shigematsu, tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Chúng tôi tin rằng phương pháp này cuối cùng có thể hữu ích trong việc giảm thiểu quang học, giảm chi phí và giảm tác hại tiềm ẩn đối với mắt trong các giao diện hình ảnh và ứng dụng hiển thị 3D trong tương lai”. “Cụ thể hơn, nó có khả năng nâng cao hiệu suất của màn hình gần mắt, chẳng hạn như màn hình được sử dụng trong tai nghe thực tế ảo cao cấp.”
Một cách tiếp cận thực tế hơn
Mặc dù CGH sử dụng thuật toán để tạo ra hình ảnh, nhưng ánh sáng kết hợp từ tia laser thường được yêu cầu để hiển thị những hình ảnh ba chiều này. Trong một nghiên cứu trước đây, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng ánh sáng không kết hợp về mặt không gian và thời gian phát ra từ một điốt phát sáng trên chip màu trắng có thể được sử dụng cho CGH. Tuy nhiên, thiết lập này yêu cầu hai bộ điều biến ánh sáng không gian—các thiết bị điều khiển mặt sóng ánh sáng—điều này không thực tế vì chi phí của chúng.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp CGH không mạch lạc ít tốn kém hơn và thực tế hơn. Horisaki cho biết: “Công việc này phù hợp với trọng tâm của phòng thí nghiệm của chúng tôi là hình ảnh tính toán, một lĩnh vực nghiên cứu dành riêng cho việc đổi mới hệ thống hình ảnh quang học bằng cách tích hợp quang học với khoa học thông tin”. “Chúng tôi tập trung vào việc giảm thiểu các thành phần quang học và loại bỏ các yêu cầu không thực tế trong các hệ thống quang học thông thường.”
Phương pháp mới truyền ánh sáng từ màn hình thông qua bộ điều biến ánh sáng không gian, hiển thị nhiều lớp hình ảnh 3D đủ màu. Mặc dù điều này có vẻ đơn giản nhưng nó đòi hỏi phải lập mô hình cẩn thận quá trình truyền ánh sáng không mạch lạc từ màn hình, sau đó sử dụng thông tin này để phát triển thuật toán mới phối hợp ánh sáng phát ra từ màn hình thiết bị với một bộ điều biến ánh sáng không gian duy nhất.
Hình ảnh ba chiều từ điện thoại thông minh
Shigematsu cho biết: “Màn hình ba chiều sử dụng ánh sáng kết hợp thấp có thể cho phép hiển thị 3D chân thực đồng thời có khả năng giảm chi phí và độ phức tạp”. “Mặc dù một số nhóm, bao gồm cả nhóm của chúng tôi, đã trình diễn màn hình ba chiều sử dụng ánh sáng kết hợp thấp, nhưng chúng tôi đã đưa khái niệm này lên tầm cao mới bằng cách sử dụng màn hình điện thoại thông minh.”
Để chứng minh phương pháp mới, các nhà nghiên cứu đã tạo ra khả năng tái tạo quang học hai lớp của hình ảnh 3D đủ màu bằng cách hiển thị một lớp ảnh ba chiều trên màn hình của iPhone 14 Pro và lớp thứ hai trên bộ điều biến ánh sáng không gian. Hình ảnh thu được đo được vài mm mỗi bên.
Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc để cải thiện công nghệ để nó có thể hiển thị hình ảnh 3D lớn hơn với nhiều lớp hơn. Các lớp bổ sung sẽ làm cho hình ảnh trông chân thực hơn bằng cách cải thiện độ phân giải không gian và cho phép các vật thể xuất hiện ở nhiều độ sâu hoặc khoảng cách khác nhau so với người xem.