Nguyên tắc cơ bản củahình ba chiều tính toánlà sử dụng máy tính để giải pha hoặc biên độ của Ánh sáng, tạo ra ảnh ba chiều kỹ thuật số, sau đó điều chỉnh pha hoặc biên độ của ánh sáng thông qua các bộ điều biến quang học như Bộ điều biến ánh sáng không gian (SLM) và cuối cùng sử dụng ánh sáng kết hợp để chiếu xạ SLM. Trường ánh sáng tươi mới được tạo ra để tạo thành hình ảnh ba chiều động.
Khác với thế hệ ảnh ba chiều truyền thống,hình ba chiều tính toánkhông yêu cầu hai chùm ánh sáng phải kết hợp về mặt vật lý, do đó đơn giản hóa quá trình tạo ảnh ba chiều. Tuy nhiên, việc tạo ra độ chính xác cao củahình ba chiều tính toánvẫn phải đối mặt với nhiều thách thức, chẳng hạn như khối lượng tính toán lớn, yêu cầu về năng lực tính toán cao cũng như các giới hạn về độ phân giải và kích thước của bộ điều biến ánh sáng không gian.
Thế hệ có độ chính xác cao củahình ba chiều tính toánphụ thuộc vào các thuật toán tối ưu hóa. Vì tối ưu hóa ảnh ba chiều về cơ bản là một vấn đề nghịch đảo không có điều kiện nên nó thường được giải quyết với sự trợ giúp của các thuật toán tối ưu hóa không lồi. Việc lựa chọn và cài đặt tham số của thuật toán tối ưu hóa sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu quả tính toán của việc tạo ảnh ba chiều.
Các khung tối ưu hóa phổ biến bao gồm phương pháp chiếu thay thế và phương pháp giảm độ dốc. Phương pháp chiếu xen kẽ tìm lời giải tối ưu thỏa mãn ràng buộc của hai tập đóng bằng phép chiếu xen kẽ giữa hai tập đóng. Phương pháp giảm độ dốc xác định hướng suy giảm của hàm mất mát thông qua tính toán độ dốc, để tìm ra giải pháp tối ưu thỏa mãn các điều kiện ràng buộc.
Bộ điều biến ánh sáng không gian
Bộ điều biến ánh sáng không gian là một thiết bị quan trọng tronghình ba chiều tính toán, có thể chuyển đổi hình ảnh ba chiều được số hóa thành điều chế trường ánh sáng. Hiện nay, hầu hết các hệ thống ảnh ba chiều tính toán đều dựa vào các thiết bị chiếu như SLM hoặc Thiết bị vi gương kỹ thuật số (DMD). Tuy nhiên, các thiết bị này có những hạn chế cố hữu về hiệu suất hiển thị, chẳng hạn như Góc nhìn quá nhỏ và nhiễu xạ đa bậc.
Để giải quyết những vấn đề này, các nhà nghiên cứu đang khám phá hình ảnh ba chiều dựa trên metasurface. Metasurface có thể tạo ra các đột biến về các tính chất cơ bản của sóng điện từ, chẳng hạn như biên độ và pha, đồng thời đạt được nhiều hiệu ứng điều chế mà các thiết bị điều chế truyền thống khó đạt được. Hình ba chiều dựa trên Metasurface đã đạt được tiến bộ lớn trong trường nhìn rộng, hình ảnh không màu, hiển thị màu, mở rộng dung lượng thông tin, ghép kênh đa chiều, v.v.
Màn hình ba chiều động
Màn hình ba chiều động là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng củahình ba chiều tính toán. Hệ thống hiển thị ba chiều truyền thống thường gặp vấn đề về tính toán lớn và tốc độ khung hình hiển thị thấp, điều này hạn chế ứng dụng của nó trong màn hình nâng cao như tương tác giữa người và máy tính tiên tiến. Để hiện thực hóa màn hình ba chiều động với độ trôi chảy cao, các nhà nghiên cứu đang khám phá hiệu quảhình ba chiều tính toánphương pháp tạo và kỹ thuật hiển thị.
Ví dụ, một nhóm từ Trung tâm nghiên cứu quang điện tử quốc gia Vũ Hán tại Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong đã đề xuất công nghệ chụp ảnh ba chiều metasurface động (Bit-MH) với tốc độ khung hình hiển thị và tính toán cao. Kỹ thuật này đạt được khả năng làm mới động và tương tác thời gian thực hiệu quả bằng cách chia chức năng hiển thị của siêu bề mặt thành các vùng không gian khác nhau (tức là các kênh không gian) và chiếu mô hình hình ba chiều phụ được tái tạo vào mỗi kênh.
Hình ba chiều tính toán có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hiển thị 3D. Với hình ba chiều do máy tính tạo ra, có thể đạt được điều chế mặt sóng có độ chính xác cao để tạo ra cảnh ba chiều với cảm giác sâu liên tục. Công nghệ này không chỉ có thể được sử dụng trong lĩnh vực giải trí và trò chơi mà còn trong giáo dục, đào tạo, y tế và các lĩnh vực khác để mang lại trải nghiệm hình ảnh ba chiều chân thực và trực quan hơn.
Lưu trữ và xử lý thông tin quang học
Hình ba chiều tính toáncũng có thể được sử dụng để lưu trữ và xử lý thông tin quang học. Bằng cách tạo ra hình ba chiều kỹ thuật số, thông tin có thể được lưu trữ trong môi trường dưới dạng trường ánh sáng để đạt được tốc độ lưu trữ và đọc thông tin mật độ cao và tốc độ cao. Ngoài ra,hình ba chiều tính toáncũng có thể được sử dụng trong các lĩnh vực như mã hóa quang học và chống giả mạo để cải thiện tính bảo mật và độ tin cậy của thông tin.
Thực tế tăng cường và thực tế ảo
Hình ba chiều tính toáncũng có những ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực thực tế tăng cường (AR) và thực tế ảo (VR). Bằng cách tạo ra hình ảnh ba chiều thực tế, có thể đạt được sự tương tác tự nhiên và trải nghiệm sống động trong hệ thống AR và VR. Ví dụ: trong hệ thống AR,hình ba chiều tính toánCông nghệ cho phép người dùng tập trung một cách tự nhiên vào nội dung hiển thị trên nhiều độ sâu của mặt phẳng, giải quyết vấn đề điều chỉnh xung đột hội tụ thị giác (VAC) và cải thiện sự thoải mái cho người dùng.
Gia công laser và thiết kế metasurface
Hình ba chiều tính toáncũng có thể được sử dụng trong các lĩnh vực như xử lý laser và thiết kế metasurface. Bằng cách tạo ra hình ảnh ba chiều có độ chính xác cao, có thể đạt được khả năng kiểm soát chính xác chùm tia laze và có thể đạt được quá trình xử lý laze có độ chính xác cao và sản xuất micro-nano. Ngoài ra,hình ba chiều tính toáncũng có thể được sử dụng để thiết kế và tối ưu hóa các siêu bề mặt nhằm đạt được các hiệu ứng điều chế sóng điện từ phức tạp và hiệu quả hơn.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ máy tính và sự đổi mới không ngừng của các thiết bị quang học,hình ba chiều tính toáncông nghệ không ngừng có những tiến bộ, đột phá mới. Tuy nhiên,hình ba chiều tính toánvẫn phải đối mặt với nhiều thách thức và vấn đề như khối lượng tính toán lớn, yêu cầu về năng lực tính toán cao, độ phân giải và giới hạn kích thước của bộ điều biến ánh sáng không gian. Để giải quyết những vấn đề này, các nhà nghiên cứu đang khám phá các thuật toán và kỹ thuật mới, chẳng hạn như phương pháp tạo ảnh ba chiều dựa trên deep learning, ảnh ba chiều dựa trên metasurface, v.v.
Trong tương lai,hình ba chiều tính toáncông nghệ dự kiến sẽ được ứng dụng và phổ biến ở nhiều lĩnh vực hơn nữa. Ví dụ, trong hệ thống hiển thị HUD trên xe, công nghệ hình ba chiều tính toán có thể hiện thực hóa hiển thị thông tin và điều hướng 3D thực tế và trực quan hơn; Trong lĩnh vực y tế, công nghệ hình ba chiều tính toán có thể được sử dụng trong các lĩnh vực như điều hướng phẫu thuật và y học từ xa để nâng cao trình độ và hiệu quả y tế.
Nói tóm lại, ảnh ba chiều tính toán, với tư cách là một công nghệ có tiềm năng biến đổi, không ngừng thúc đẩy sự phát triển của quang học và khoa học thông tin. Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ và sự mở rộng không ngừng của các lĩnh vực ứng dụng, hình ảnh ba chiều tính toán được kỳ vọng sẽ đạt được những bước đột phá và đổi mới trong nhiều lĩnh vực hơn, mang lại nhiều tiện ích và bất ngờ hơn cho nhân loại.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
