MIT Media Lab项目摘记：6D Displays

6D Displays是MIT Media Lab的一个项目，原文请 访问6D Display官方主页（英文）。

简介

什么是“6D显示”（6D Display）？如上图，传统的平板显示（左下）是2D的形式。3D与4D（左上）通过使用微棱镜阵列形成固定的出射光场。而本文作者展示了不同于以往的多维显示设计(Multi-dimentional displays)，它可以被动的作用于来自后方的环境光。原型机从物理上实现了一个反射场并且根据入射照明光的不同产生不同的光场，例如穿过窗户的光线。

我们通过一个光学系统来离散入射光场，并且使用一个2D的pattern来对其进行调制，产生了观察与照明独立的平面显示。该系统没有电子器件。从远处射来的光线在固定的观察位置，我们展示了一个被动的光学结构，在真实世界中后方的照明可以直接渲染出4D反射场。

该系统的效果可以通过这段视频来了解。在原型机的后边是穿过办公室窗户的户外自然光。太阳光随着时间变化移动，阴影、高光部位和折射光会随之而动。

我们甚至提出了一组光学组件可以根据入射光的方向投射出不同的角度分布。

结合多个这样的设备我们制造了可以产生6D体验的显示器，而且输入的2D照明会同时在空间与角度上影响输出的光场。这种6D显示技术的可能应用领域为日光驱动的与时间无关的显示系统，物体可视化与无机械运动部件可编程的light benders/ray blockers。

原理

我们设计的显示方式改变了入射光场并且对其进行调制，这样不同的像素不同的入射方向会渲染出不同的光线。如该视频所示：随着左侧入射光线穿过棱镜阵列，它被聚焦到调制平面上。在调制平面上的图案根据光的入射位置与方向对光强进行弱化。随后，光线被投射到扩散屏上，每一个分散的图像最终组合成一个图像。

具体的技术细节请您查阅论文全文与视频。

论文

Towards Passive 6D Reflectance Field Displays[ 下载论文，.pdf, 2.1 MB[]
](http://www.mpi-inf.mpg.de/resources/prfdisplays/rfdisplay.web.pdf "论文")Martin Fuchs, Ramesh Raskar, Hans-Peter Seidel, and Hendrik P. A. Lensch

© ACM, 2008. This is the author’s version of the work. It is posted here by permission of ACM for your personal use. Not for redistribution. The definitive version was published in ACM Transactions on Graphics, Volume 27, Issue 3, Article 58 (August 2008) DOI 10.1145/1360612.1360657

视频

Towards Passive 6D Reflectance Field Displays [下载视频， .mov, 62 MB, 640 x 480 @ 30 fps]
Martin Fuchs, Ramesh Raskar, Hans-Peter Seidel, and Hendrik P. A. Lensch

© ACM, 2008. This is the author’s version of the work. It is posted here by permission of ACM for your personal use. Not for redistribution. The definitive version was published in ACM Transactions on Graphics, Volume 27, Issue 3, Article 58 (August 2008) DOI 10.1145/1360612.1360657

附录

遗憾的是，在文章完成之后我们才发现真实世界场景的记录实验已经通过全息（hologram）的方式完成了。引用如下：

Steve Mann: *Recording lightspace so shadows and highlights vary with varying viewing illumination.
*OPTICS LETTERS Vol. 20, No. 24. December 15th, 1995.

Steve Mann: Intelligent Image Processing.
John Wiley and Sons, 2001. ISBN: 0-471-40637-6

以上是个人的翻译，版权归原作者所有。您可以查看原文。

封面图片：Photo by Jorge Zapata on Unsplash