如何使用大量并行的投影机阵列？会产生哪些新的服务？

在过去几十年的时间里，摄像机的价格下降了三个数量级，在20世纪90年代一台反应灵敏的全高清摄像机要花费数千美元，但是现在你只需要花费5美元左右就可以买到类似的高清摄像机，它们的模组甚至比一块糖还要小。如果目前售价在500美元的高清视频投影机也经历这样的发展，未来的情况会怎样呢？我们可以把这些便宜的小型投影机放置在哪里？如何使用大量并行的投影机阵列？会产生哪些新的服务？下面让我们大胆猜一下一些可能性。

实现紧凑且节能的视频投影机

目前有几种可能的方法来实现价格不贵、紧凑且节能的视频投影机，首先想到的是它并不是真正的视频投影机，而是一个结构化的光引擎。如果你仔细观察发光二极管（LED）灯泡，你会发现它通常有十几个独立的LED，如果我们能够单独控制它们，从而可以从不同角度调整设备发出光的亮度，会有什么效果呢？你可以把一个二维阵列的小LED芯片——白色的或者RGB格式的——放在一个基片上，这样就可以去除它们的热量并单独控制它们的亮度，你可以把基板放在一个光学系统中，该系统将阵列的图像投射到远场中，形成大量部分重叠的光束。光学系统可采用以下形式：

微镜头阵列

鱼眼镜头

全息照相

如果你将这种装置安装在天花板的灯具上，通过WiFi使用本地处理器来接收命令实现单独控制每个发光二极管的亮度，房间的人员可以选择光源的任意角度，从而可以照亮房间内的每个角落，因此比如在零售或者娱乐场所，照向工作区域或商品展示柜的LED光束可能是明亮的，此外针对人行道或餐桌的LED灯可以相对调暗一些。当人们移动或活动发生变化时，处理器能够实时的调整光照明模式。

目前尺寸最小的RGB发光二极管占用面积0.65mm²，50x50像素的结构光阵列可以符合标准的180度35mm焦平面的鱼眼镜头的光学要求，全功率模式下功耗大约是100W。例如如果你在一个高3米面积5平方的房间屋顶安装一个像素光学阵列，在墙上和地板上将会形成2500个独立可控的光学像素点，每个像素点覆盖25平方厘米。

然而上面例子中的2500像素与高清图像的200万像素或4K图像的800万像素相距甚远，但幸运的是一些视频投影引擎可以以非常紧凑节能的方式生成数百万像素的图像，这些视频投影引擎有时也被称为“pico投影机”，有几种技术和产品可以支持这种类型的投影引擎。其中一项技术是TI（德州仪器）提供的完善的数字微镜设备，另一项则是硅片上的液晶技术，你可以用它作为LED光源亮度的调节器，第三项技术涉及使用偏转的激光源。无论选择哪种技术，你都可以使用这种类型的视频投影引擎将高分辨率图像投影到墙上、地板或房间内某个角落。

实现支持五个方向的投影

现在我们考虑一个标准灯泡大小的设备，但是它没有LED发射器，而是集成了五个pico视频投影模块——一个方向朝下，其余四个分别朝向东、南、西、北。该设备的处理器借助WiFi从外部控制计算机接收五个高清（HD）或超高清（UHD）视频流，并从这五个pico投影仪发出光线。如果开发人员正确设计了光学系统，这五根光束就会有一定的轻微重叠，用可控的高分辨率光线和图像覆盖整个房间和房间内的所有物体，除了像上面的例子一样以外，将某个部分区域的亮度作为一种动态光进行控制外，如果使用4K投影仪该系统还能够完全覆盖5mx5m房间内的所有角落，提供大约1.3mm的像素大小。此外还支持虚拟化环境，比如全息投影，或者精心设计的完全环绕的视频节目，以及完全沉浸式的视频会议环境。

解决五向投影仪的一些问题

让我们进一步尝试解决上面介绍的五向投影仪的一些可能存在的缺点，如果我们使用一组可以协调的五向投影仪呢？我们可以在5mx5m的房间天花板上安装四个这样的装置，或者在地板的中央安装第五个装置——从较低的角度覆盖天花板和墙壁。在这个场景中多个投影几乎可以覆盖房间内的墙壁、地板和天花板的每一平方厘米。如果通过外部控制计算机进行几何变换和标定，仔细协调，相同的图像就会从不同的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个投影仪的视线，那么还有其余四个投影仪可以照亮那个表面。房间内的摄像机——可以安装在pico投影的五个侧面——可以用于监控，校准投影光束的障碍物，并对其进行补偿。如果摄像机能够探测到眼睛的位置和房间内的人脸，你就可以指示投影仪关闭哪些会挡住眼睛的像素点，从而消除投影仪发出的强光。

设计大型安装系统

如果我们要用到1000个这样的投影仪在体育场、校园或零售店内放映会怎样呢？投影仪可以设计为一个大型的连续排列的阵列，支持多种功能和推销服务，还可以设计一种引导模式，在这种模式下投影仪在顾客面前呈现一个方向标记，引导他们找到想买的商品所在的货架，或者他们参加音乐会或体育场馆的座位。摄像机还会监测所有顾客的行为，中央控制处理器会实时分析采集的视频，多个投影仪从多个角度投射图像，在人们走动的过程中进行无缝的切换，在紧急情况下该系统可以提供非常及时的疏散指示。如果大家想了解更多信息，我的美国专利9508137描述了一个可以做到这一点的系统的所有细节。

总结

随着pico视频投影仪和其他结构光源成本、尺寸和功耗的降低，许多有趣的产品和创新服务成为可能，最终这些结构光源和视频投影引擎的成本可能与智能灯泡的成本相同，在这一点上为什么不最终控制光的方向、亮度和颜色，使其能够响应空间内人员的需求呢？关键如下：

像LED阵列和pico视频投影仪这样的结构光源引擎的成本在急剧的下降

你可以选择安装多个投影，以动态控制照明和图像的方式覆盖房间内的所有墙壁、地板和各个角落

出现一些新的服务模式，比如快捷舒适的娱乐体验，紧急情况下的处理也变得更加高效

通过协调多个投影仪的方向甚至可以实现“墙对墙”的图像投影统一系统