视频无处不在：当投影仪变得非常便宜时会发生什么？

在过去的几十年里，摄像机的价格下降了三个数量级。一台相当灵敏的全高清摄像机在 1990 年代要花费数千美元，但现在您可以以大约 5 美元的价格大量购买这些高清摄像机——它们的模块比方糖还小。如果目前价格在 500 美元左右的相当明亮的高清视频投影仪遵循类似的路径会怎样？我们会把那些又小又便宜的投影仪放在哪里？您如何使用大规模并行投影仪阵列？会产生什么样的新服务？让我们来看看一些可能性。

实现紧凑、节能的视频投影仪

有几种可能的方法来实现廉价、紧凑、高能效的视频投影仪。首先想到的并不是真正的视频投影仪，而是结构光引擎。如果您仔细观察过现代发光二极管 (LED) 灯泡，通常会有十几个单独的 LED。如果我们单独控制它们，从而能够调整从不同角度射出设备的光的亮度，会怎样？您可以通过将小型 LED 芯片（白色或 RGB）的 2D 阵列放置在基板上来实现这一点，基板可以散热并单独控制它们的亮度。您可以将该基板放入一个光学系统中，该系统将阵列图像作为大量部分重叠的光束投射到远场中。光学系统可以是以下形式：

微透镜阵列

一个鱼眼镜头

全息图

如果您将这样的设备安装在天花板灯具中，并使用本地处理器通过 Wi-Fi 接受命令并单独控制每个 LED 的亮度，房间的居住者可以选择从光源的每个角度发出的亮度，从而控制房间每个角落的照明。因此，例如在零售或娱乐环境中，指向工作区或商品陈列柜的 LED 光束可能很亮；指向人行道或餐桌的相邻 LED 可以调暗。随着人们四处走动或活动发生变化，处理器会相应地调整结构光模式。

使用当今最小的红、绿、蓝 (RGB) 表面贴装 LED（0.65 平方毫米），一个 50 x 50 像素的结构光阵列可以适合标准 180° 鱼眼镜头的 35 毫米焦平面。这将在全亮度下消耗大约 100W。例如，如果将像素结构光阵列安装在一个5平方米、天花板高度为3米的房间的中央，它将在墙壁和地板上形成2500个可单独控制的光池，每个光池约25平方厘米。

然而，上述示例中的 2500 像素与高清图像的 200 万像素或 4K 图像的 800 万像素相去甚远。幸运的是，有视频投影引擎可以在非常紧凑和节能的封装中生成数百万像素的图像。这些视频投影引擎有时被称为“微型投影仪”。有多种技术、产品和技术可用于支持这些视频投影引擎。实现它们的一项技术包括德州仪器(TI ) 完善的数字微镜设备. 另一种是硅基液晶，您可以将其用作明亮 LED 光源的光调制器。第三种技术涉及使用偏转激光源。无论选择哪种技术，您都可以使用这些视频投影引擎将高分辨率图像投影到房间的墙壁、地板和物体上。

实现五向投影仪

现在，让我们考虑一个标准灯泡大小的设备。但是，它没有 LED 发射器，而是有五个微型视频投影模块——一个朝下，一个朝北、朝南、朝东和朝西。该设备中的处理器通过 Wi-Fi 从外部控制计算机接收五个高清 (HD) 或超高清 (UHD) 视频流，并从其五个微型投影仪发射光线。如果开发人员正确设计光学器件，五束光会略微重叠，从而用受控的高分辨率光和图像覆盖房间和房间内的所有物体。除了如上例所示将区域亮度控制为一种动态任务灯之外，如果使用 4K 投影仪实施，该设备还可以在 5m x 5m 房间的所有四面墙壁和地板上提供约 1.3mm 的像素尺寸，以及设备可以“看到”的任何物体表面。这允许虚拟化环境——想想全息甲板——艺术品，或重新装饰点播、全环绕视频节目和完全身临其境的视频会议环境。

五向投影仪故障排除

让我们更进一步，尝试解决上述五向投影仪的一些可能存在的缺点。如果我们使用多个五向投影仪的协调阵列会怎样？我们可以在 5 米 x 5 米房间的天花板上安装大约四个，也许还有第五个安装在地板中央的透明小“凸起”中——从较低的角度覆盖天花板和墙壁。在这种情况下，多台投影仪几乎可以“看到”房间墙壁、地板和天花板的每一平方厘米。如果通过具有几何变换和校准的外部控制计算机仔细协调它们，则相同的图像会从不同角度到达墙上的每个点。所以，如果一个人或一件家具恰好挡住了其中一台投影仪的视点，最多还有四个其他投影仪仍然可以照亮该表面。房间里的摄像头——可能也安装在装有微型投影仪的相同设备的五个侧面——可以监控显示器以校准和补偿投影光束的障碍。如果摄像头可以检测到房间内的眼睛位置和面部，您可以指示投影仪“静音”会遮挡眼睛的少数像素，从而消除投影仪的眩光。

设计大型装置

如果我们做得非常大——比如在体育场、校园或零售店中安装 1000 台这样的投影仪会怎么样？投影仪可以作为一个大型、连续的视频阵列进行控制，从而允许提供非常多样化的服务和广告。可能会有一种导航模式，其中投影仪在移动的乘客面前呈现路径标记，引导他们到他们想要的商品所在的货架或他们在音乐会或体育场馆的座位。摄像头检测所有顾客的移动，中央控制处理器实时重新计算视频，多台投影仪从多个角度绘制图形，随着人们四处走动进行无缝切换。在紧急情况下，系统可以提供非常易于遵循的疏散指示。如果你想了解更多，我的美国专利 9,508，

结论

随着微型视频投影仪和其他结构化光源的成本、尺寸和功耗的下降，许多有趣的产品和创新服务成为可能。最终，这些结构化照明和视频投影引擎的成本可能与智能灯泡处于同一数量级。到那时，为什么不对光的方向、亮度和颜色进行最终控制，使其能够响应空间居住者的需求呢？

关键点：

LED 阵列和微型视频投影仪等结构光引擎的成本正在急剧下降。

您可以配备多台投影仪，用动态控制的照明和图像覆盖房间内的所有墙壁、地板和物体。

无处不在的视频投影支持新服务，包括便利、舒适、娱乐和紧急服务。

通过协调多个投影头，一个统一的系统可以提供“墙到墙”的图像。

审核编辑hhy