AR/VR 显示技术原理 (下)

原文地址:https://medium.com/hackernoon/fundamentals-of-display-technologies-for-augmented-and-virtual-reality-c88e4b9b0895

@Kore

之前在AR/VR 显示技术原理-上篇翻译过关于人类视觉基本原理和对于空间的理解,这一部分主要翻译现有显示技术的硬件和底层材料使用。

显像技术

图像显示技术在过去一些年发展的极为迅速。高端的 CRT 已经被四种主要的技术所取代:

液晶显示器(LCD)

LCD在高清电视中很常见,并且自1980年代以来一直用于AR/VR显示器中。这种显示类型由包含液晶分子的单元阵列组成,该单元夹在两个偏振片之间。这种装置安置于在于数百万个晶体管的薄玻璃基板之间。对于彩色LCD,将包含红色,绿色和蓝色滤光片的附加基板,放置在该基板的每个单元上方。单个RGB液晶单元称为子像素。三个子像素形成一个像素。

电流流过玻璃材料,改变电流可以使LCD调节光的通过以产生精确的颜色。如果所有子像素都完全打开,则会产生白光。

液晶单元不发光,需要背光。液晶单元只能改变光的通过以产生所需的颜色并随后产生图像。


发光二极管(OLED)

此显示技术基于有机(碳和氢键结合)材料,当施加电流时会发光。这是一种固态显示技术,其中通过有机片的能量以光的形式释放,也称为电致发光。可以通过仔细设置有机发光来控制颜色,但是大多数制造商在OLED堆栈中添加了红色,绿色和蓝色薄膜。

1)OLED面板有两种类型:

被动矩阵有机电激发光二极管(PMOLED):
与CRT一样,此显示类型由复杂的电子网格组成,以按顺序控制每行中的各个像素。它不包含使更新速度变慢并且保持像素状态高功耗的存储电容器。这些主要用于简单字符和图标显示。

2)有源矩阵有机发光二极体(AMOLED):

与PMOLED不同,AMOLED由一个薄晶体管层组成,该晶体管层包含一个存储电容器,以保持每个子像素的状态,从而更好地控制单个像素。如果是AMOLED,则可以完全关闭单个像素,从而实现更深的黑色和更高的对比度。这些是近眼虚拟和增强现实设备的最合适的显示类型。


特别是OLED和AMOLED远远优于LCD。由于不需要外部背光,因此它们的结构相对简单,并且可以非常薄。除此之外,它们消耗的功率大大减少,刷新速度更快,对比度更高,色彩还原效果更好,分辨率更高。大多数完全浸入式HMD都使用此技术。

数字光处理(DLP)

微型显示器DLP芯片最初由德州仪器(TI)开发,也称为数字微镜器件(DMD)。该显示器由大约200万个单独控制的微镜组成,每个微镜可用于表示单个像素。这些微镜中的每一个的尺寸约为5.4微米。这些显示的有趣之处在于,眼睛的视网膜本身就是显示表面。RGB光在这些微镜上反射,这些微镜朝向或远离光源倾斜。由于每个微镜可以在一秒钟内在任一方向上重新定向数千次,因此改变反射的颜色可以在视网膜上产生不同的阴影。


DLP微型显示器是现有最快的显示技术之一。它们的颜色刷新速度,低延迟,低功耗和极高的分辨率(0.3英寸阵列对角线可实现1280 x 720的图像)使其成为构建头戴式显示器的理想选择。


LCD与CMOS集成电路有机结合的反射型新型显示技术(LCoS)

显示器LCoS显示器位于LCD和DLP显示器之间。LCD是一种透射技术,其中生成图像并将其传输给用户,而DLP是一种反射技术,其中各个子像素通过微镜反射。光源通过反射表面。当光反射时,它会通过一系列子滤镜来调制光强度和颜色。与DLP显示器类似,它们的小尺寸在与小型设备集成时具有相当大的灵活性。微软的Hololens,Google Glass甚至Magic Leap One使用LCoS Microdisplay的实现。


鉴于正在开发的显示技术具有极高的分辨率,几乎可以肯定的是,基于平板的HMD可能已成为AR设备的历史。

本文转自:Jack Pu,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。
原文链接:https://www.jackpu.com/ar-vr-xian-shi-ji-zhu-yuan-li-xia/

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