3月20日,美国专利和商标局公布了苹果的新的专利申请,揭示了他们对下一代三维全息像显示系统的工作。 在一个应用程序,苹果电脑的显示系统将自动验证用户的身份,迎接他们的,只是用户提供了自定义桌面。 沿东西如何利用新的电脑车系统的线路将调整为特定的驱动程序的座椅和控制。 基于全息像显示投影系统,并在许多情况下,给出的印象是,这些系统将适用于应用,如视频会议,科学建模,娱乐,甚至取证多样。 认为电视节目的“骨头”和“angelator他们使用一种叫做全息设备。”本发明的独特的方面之一是,用户将无法与3D眼镜或任何形式的头饰滋扰。

部分专利背景

现代三维(3D)显示技术的日益流行和实用的,不仅在计算机图形学,但在其他不同的环境,技术以及。 越来越多的例子包括医疗诊断,飞行模拟,空中交通管制,战场仿真,天气诊断,娱乐,广告,教育,动画,虚拟现实技术,机器人技术,生物力学的研究,科学可视化,等等。

越来越大的兴趣和知名度,是多种因素造成的。 在我们的日常生活中,我们被包围合成的计算机图形图像,无论是在印刷和电视上。 人们现在甚至可以在家中产生类似的个人电脑上的图像。 我们也经常看到信用卡和谷类食品盒光栅显示器上的全息图。

在3D观赏的兴趣,是不是新的,当然。 公众已经接受了这方面的经验,至少自立体镜天在上个世纪之交。 新的兴奋点,兴趣和热情,然后在上个世纪中叶的3D电影热潮,其次是全息fascinations,以及最近的虚拟现实技术的到来。

在计算机和计算机图形的最近的事态发展空间三维图像更加实用和方便。 现在存在的计算能力,例如,桌面工作站产生交互显示的立体图像对速度不够快。 在高端计算功率谱,错综复杂的对象数据库交互操作和动画现在允许大量图像数据,将高品质的3D显示器呈现的金额相同,允许科技进步。

也有越来越多升值二维预测,传统上称为“3D计算机图形”的3D场景,可以检验,导航和理解多元数据的某些类型的不足。 如果没有3D渲染的利益,即使是高质量的图像,具有优良的角度描绘仍然显得不切实际和平面。 对于这样的应用环境,人类深度线索的立体感,运动视差,(也许在较小程度上)眼住宿正日益被视为促进形象的理解和现实主义的显着和重要。

在3D显示技术,如观看所需的硬件,其他方面,虚拟现实技术的广泛领域,带动了计算机和光学产业,产生更好的立体头盔和繁荣头戴式显示器,以及相关的硬件和软件渲染场景率和素质,需要现实的错觉。 然而,目前大部分进入虚拟现实的航程是孤立和担保的:用户经常佩戴头盔,特殊的眼镜,或呈现3D世界上只有他们每个其他设备。

一个常见的形式使用这种立体显示关闭或被动偏振光眼镜,其中观察员戴着眼镜,阻止一两个显示的图像,专门为每只眼睛。 例子包括被动偏振光眼镜,并迅速交替百叶窗眼镜。

虽然这些方法已普遍成功,但他们没有满足普遍接受的,因为观察家普遍不喜欢穿自己的眼睛的设备。 此外,这种方法是不切实际的,基本上是不可行的,一个三维图像投射到一个或多个休闲路人,一个组的合作者,或如需要个性化的预测时,全场。 即使相同的预测,这种情况下,需要不同和相对落后的技术,如传统的自动立体显示器。

因此,仍然需要高效,实用,高效,简单,廉价的自动立体3D显示器,允许观察员的完整和自由支配的运动。 此外,有必要继续存在,为实用的自动立体3D显示器,提供了一个真正的视差经验都垂直以及水平运动方向。

并发持续需要的是实用的自动立体3D显示器也可以独立,同时容纳多个观众。 如果需要,可满足提供在一个独特的自定义的自动立体三维图像,可以完全不同,任何其他观众正在观看的同时,每个观众可以同时观看介绍,所有的,将给予一个特别的优势在相同的视觉环境,以及所有与内完全的行动自由。

进一步,由于特殊的用户的吸引力,但未解的艰巨的技术挑战,一个独特的需要,特别是继续为实际的自动立体3D显示器,提供了一个现实的全息经验。 更加不可思议的是需要一个全息或伪全息可视系统,使多个同步和个性化的浏览如上所述的解决方案。

然而,另一个迫切需要,是一个不显眼的三维可视设备,结合3D用户输入的规定,结合优化的观看体验,从而使观看和操纵虚拟三维物体在三维空间中,而不需要特殊的观赏护目镜或头饰的反馈。

鉴于日益增加的商业竞争压力,增加消费者的期望,和有意义的产品在市场分化的机会减少,这是日益重要,答案可以发现这些问题。 此外,为了节省成本,提高效率,提高性能,并满足这种竞争压力日益增加的需要,增加了更大的紧迫性,发现这些问题,答案的关键必要性。

为解决这些问题已经长期追求的,但之前的事态发展已不教,或提出任何解决方案,因此,解决这些问题的长期躲避在艺术的熟练。

苹果的3D显示系统概述

本发明提供了一个三维(“3D”)显示系统,提供一个不显眼的,支配的三维自由立体的视觉体验3D人机接口能力。 没有安全帽必须戴观察员。 在一个体现,本发明的系统提供了一个三维立体显示和观看体验;另外,它提供了一个现实的全息三维显示的经验。

根据本发明的某些实施例中,一个或多个观察员的立场也实时跟踪正在预计的观察员的三维图像,这样可以不断定制单独每个观察员。 观察员(S)的实时定位跟踪,也使具有现实的垂直以及水平视差的三维图像。 此外,每个三维图像可以根据观察员的单独改变观看位置进行调整,从而使个人定制和个体化的一个动态多变的环境中观看的三维图像。 此外,定位跟踪和定位响应图像调整,使真正的全息观看体验的综合化。

因 此,根据本发明实施例,立体显示系统的披露,其中包括,例如,建筑块如:两维(2D“)投影机,包括模拟镜子,一个多边形扫描仪或类似设备,和驱动程序电 路;三维成像仪(可能是二维投影的一部分);投影屏幕,具有表面功能;显示界面;数字信号处理器(DSP的“);和主机中央处理器(CPU) 3D渲染能力。

苹果的3D显示系统的螺母和螺栓

苹果的专利图。 1说明了他们提出的三维显示系统的螺母和螺栓,根据本发明的一个体现。 你会注意到,该系统包括一台主机的CPU,操作系统(“OS”),3D/stereoscopic渲染引擎,图形卡和其它组件(未显示),将传统理解。

渲染引擎呈现3D/stereoscopic三维图像(如立体或伪全息)为进一步说明本以下,并可能会在固件,软件或硬件实现,根据手边的特定实现。 因此,的3D/stereoscopic渲染引擎可能是图形卡的一部分,如图形卡,图形芯片的一部分,运行图形芯片的图形处理器单元(“GPU”),一个专用的应用专用集成电路(代码“专用集成电路”),在主机CPU上运行特定的代码,等等。

由3D/stereoscopic渲染引擎渲染的三维图像被发送到通过一个合适的互连3D/stereoscopic显示,如后的数字视频接口(DVI接口“)标准为基础的互连。 互连可能是无线的(例如,使用的802.11x Wi-Fi标准,超宽带(UWB的“),或其他合适的协议),或有线(例如,无论是在模拟形式传输,或数字,如最小化传输差分信号(TMDS)或低电压差分信号(LVDS的“))。


显示接口和内3D/stereoscopic显示的图像分配器分成两个3D图像,即左子图像和右子图像从3D/stereoscopic渲染引擎的三维图像。 的左边和右边子图像是调制(包括开和关)在各自的图像调制器来启用和控制1,左前与右子图像分别进入观察者的左边和右边的眼睛投影机光学投影,作为描绘在图 2。 观察者的大脑,然后组合成一个三维图像提供一个观察者的3D视觉体验的两个投影光学图像。

观察员,如图像,全息

苹果的专利图。 8描绘了简化观察者的形状(800),因为它涉及到的X,Y,Z轴。 在这方面,观察员被确认为面临的投影屏幕(如图8),观察员的回三维成像仪,并在靠近投影屏幕(参见图1。)

的简化形状的成像观测132 800利用这种方式,将使用来确定的左,右两侧806和808观察员的头的精确位置,以正确确定(例如,插值)的观察员的左的立场右眼208和210。 位置眼信息,然后用正确调整的偏转角,差sub.O的左,右图像分别确定(插值)眼睛的位置,以达到观察员的左,右眼208和210系统100 。 此外,当的观察员132动作,系统的100轨道这项运动,跟踪观测者的眼睛位置的运动,和正确的决定(内插)的新眼位置,以调整的跟踪运动的左,右子的图像。 [专利]作为解释进一步调整反应的跟踪动作“的左边和右边的子图像,使生产的模拟全息图的图像。

多个观察员的应用,图像识别

它现在将得到进一步的赞赏和理解一个普通的艺术技巧,根据披露本,本发明可同时容纳共同使用在同一时间的三维显示系统100多个观察员。 当等多个观察员目前,130三维成像仪或其它扫描系统(如早些时候以上所述)同时连续检测和定义多个观察员的单个形状和位置。 然后适当修改调制功能602和图像数据信号702跟踪多个用户的位置和方向,使和控制适当的独特和个人图像数据流和空间反射涉及到每一个人的观察员。 在这种方式,它是随时可能的,同时提供一个独特的和个人的三维可视化的经验,每个人的观察员,选择性地从其他类似或不同,所需的每一个视觉体验(即投影图像)。

此外,可以实现图像识别,区分观察员和非观察员,使图像投射预期目标(即到,目前的实际观察员),例如,某些预定的定义性特征,使他们相应地加以区分。

自动化和个人的三维显示偏好

进一步,个别观察员,不仅可以单独区分,检测和跟踪,但基于个人特点鲜明(例如,身高,肩宽,鲜明的轮廓,等等),它们可以唯一标识。 然后,可以存储和个性化的观察员偏好,每个这样的观察员。 然后,例如,在进入环境的三维显示系统,该系统会承认这样一个观察员和定制,观察员的经验,根据独特的喜好和与其相关的参数。 例子包括自动认证观察员,观察员抵达后亲自迎接,只是观察员提供一个定制的桌面,该观察员提供定制的控制响应(例如,头部运动的反应),恢复它先前已经停止,3D显示等等。

左右移动虚拟对象的能力

本发明的一个特殊的方面是,它可以产生的视觉体验,从观看一个真正的全息图几乎没有区别。 这样的“伪全息”的形象,是本发明的能力,跟踪和应对观察员运动的直接结果。 通过跟踪观察者的眼睛位置的变动,调整左边和右边的三维图像跟踪眼球运动来模仿一个真正的全息图像。 本发明可以据此不断的项目,以观察员再现实际的观赏经验,观察员将有移动的空间(例如,在虚拟显示音量136)左右,并在其中显示各种虚拟物体附近时的三维图像。 这是相同的全息图给予的体验的观赏效果。 例如,它允许观察员,左右移动一个虚拟的对象,并从不同的角度来观察其多个侧面,而一个普通的三维图像将呈现一个三维的角度,将无法容纳相对(如左右)查看对象的运动。 的伪-全息预计本发明的图像动态变化的1真正的全息探测和空间(即,跟踪)观察员的实际运动后和正确重现响应,观看三维图像相同的方式,对象的三维视图及其以模仿周围等虚拟对象(S)的实际运动。

强大的伪全息加速

一个强大的和意想不到的扩展,本发明的伪全息能力是全息加速。 随着全息加速,作为本教,视运动的观察员是由选定的因素增加,造成伪全息图像相对观察者移动,相应的速度比观察者的实际运动或位移。 例如,围绕一个物体移动时,该对象将出现旋转速度比它周围的实际运动的观察员。 在直线行驶时,会出现投影图像的相对运动速度比实际运动的观察员。 例如,可以选择图像的加速程度,观察员,并是那么容易实现三维显示系统。

全息加速是本发明的环境,特别是在虚拟显示量是有利的,因为在其程度有限,观察员面临的投影屏幕。 当投影屏幕是平的,例如,它是那么不实际观察员实际身体走动一个虚拟的对象一路。 但与全息加速,观察员可以完成周围的对象中,只有一个小弧,这样做的同时,观察对象的旋转观察者仿佛被遍历一个更大的弧相同的效果。 目前没有这样的视觉体验是可能与实际的全息图,因此,本发明是独特的和意想不到的优势。

苹果意外地发现了独特的发明方面

苹果承认说:“它已被意外地发现,因此,本发明有许多方面,”如下:

本发明提供了一个高效,务实,高效,简单,廉价的立体显示,允许观察员的完整和自由支配的运动,是一个原则等方面。

另一个重要的方面是,本发明提供了一个真正的视差经验都垂直以及水平运动方向。

还有另一个重要方面是,本发明提供了实用的自动立体显示器,也可以独立,同时容纳多个观察员。

本发明的一个特别重要的方面是,它可以提供这样的同时观看,其中每个观察者可以用一个独特的自定义的自动立体图像,可以完全不同,从正在查看的其他观察员出席了会议,都在相同的视觉环境,同时提出完全的行动自由,其中所有。

本发明的另一个特别重要的方面是,它使和实践提供了现实的全息经验的自动立体显示器。 更令人惊讶的是,全息或伪全息观看解决方案,根据本发明,使多个同步和个性化的浏览。

这些和本发明等其他有价值的方面,从而进一步的技术状态至少一个新的水平。

本发明的另一个重要方面是,它使,并提供一个不显眼的3D视觉系统,结合优化3D观察员/用户输入的规定,结合观看体验的反馈,从而使观看和操纵3D对象在三维空间而不需要特殊的观赏护目镜或头饰。
杂项专利的数字

苹果的专利图。 3下面是一个投影屏幕的描述,有一个表面功能

苹果的专利图。 4下面是从投影机光路的观察员作为投影屏幕的表面功能的功能的描述。

苹果列为该专利的唯一发明人克里斯托夫·克拉(州Los Altos,CA)。

 

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