此前，青亭網曾報道索尼在2020年釋出的3D顯示屏ELF-SR1，該產品採用8英寸設計，解析度達4K，亮度500nit，對比度1400:1，特點是加入眼球追蹤功能，識別雙眼後可分別為每隻眼睛顯示2K解析度的畫面，具備3D視差效果。據悉，ELF-SR1的定位主要面向電影、動畫、產品設計、建築、AR/VR開發等專業領域。
實際上，索尼已經公佈ELF-SR1背後的技術細節，包括開發這款產品僅用2年時間，目的是解決3D空間顯示效果，打造一種未來化的電視。近期，該公司在官網上進一步透露了一直以來在3D空間顯示技術領域的探索，以及未來的研發路徑和戰略。
索尼表示：Eye-sensing Light Field Display（直譯為眼球追蹤光場顯示屏）是一種根據人類視覺特性而開發的顯示系統。它是一種支援眼球追蹤的光場顯示方案，可帶來逼真的裸眼3D視覺效果。
目前，市面上已經存在多種3D顯示技術，比如3D電影、裸眼3D相框等等。相比之下，索尼眼球追蹤光場顯示系統號稱優於市面上已有的3D顯示技術。
逼真還原3D空間的顯示方案
據青亭網瞭解，索尼的光場顯示屏的特點是具備高空間解析度，可顯示具有空間感、支援任意視角檢視的3D影象，與空間融合的效果也足夠好。因此，其顯示的3D影象看起來就像在你眼前真實存在一樣，效果比傳統3D顯示單元更沉浸。
在2020年10月，索尼在日本釋出15.6英寸的4K空間顯示屏商用機型ELF-SR1，後來該產品也進入北美和中國市場。後來，還發布了32英寸的8K型號，8K型號與ELF-SR1 4K版的畫素密度相同，而垂直和水平寬度則是後者二倍，解析度也提升一倍。
在2021年夏天索尼合作舉辦的恐龍科學展上，展示了這款8K全息螢幕。
三大核心技術
眼球追蹤光場顯示屏（ELF）的關鍵詞之一是光場，其原來是利用光來渲染空間。實際上，人類生存的空間中存在各種光源，你看到的世界也是由光構成的，因此利用無數光線組成的光場，將有望重現3D空間。
不過，考慮到空間中存在大量光線，重現全部光線並不實際，因此索尼ELF技術僅渲染對影象必要的光線。索尼開發的3D顯示系統，結合眼球追蹤資料來計算並顯示，觀看者視角能看到的光線，而且可以根據視角變化而動態更新渲染內容。
據瞭解，ELF系統首先確定人眼能看到的3D空間畫面，接著僅渲染能夠進入人眼的光線。因此，將需要採用一種快速、準確的眼球和注視點追蹤技術。除了根據視角變化動態渲染3D場景外，該系統還可以透過眼球追蹤來生成左右眼不同的畫面，形成雙目視差。
為了實現觀感自然、舒適的3D顯示效果，索尼在ELF顯示屏中使用了三項核心技術，包括：眼球追蹤、實時光場渲染、微型光學透鏡。
1，眼球追蹤
人在移動時，觀看3D物體的視角也會變化，為了渲染動態視角的影象，ELF顯示屏採用了索尼研發的高速視覺感測器，以及支援高準確性人臉識別演算法的眼球追蹤系統，實時追蹤使用者眼球位置，同時動態捕捉使用者的運動。
據悉，索尼高速視覺感測器每幾秒捕捉一次影象，用於檢測面部位置、眼睛和麵部輪廓等特徵，然後透過這些特徵資訊來預測人臉的3D形態、人臉的距離和方向、運動變化。
ELF配備的攝像頭採用最佳化的成像鏡頭，可捕捉到水平50°、垂直60°範圍內的視角變化，用於渲染自然、流暢的運動視差。同時，ELF顯示方案從成像到渲染的整個過程的延遲足夠低，從而緩解視角變化產生的重影，或是可能導致暈動症的影象延遲等問題。
人臉檢測演算法則基於深度神經網路（DNN）開發，經過最佳化後，人臉檢測演算法更加適應高速視覺感測器，為使用者帶來舒適和穩定的視覺體驗，降低成像噪音和環境光造成的模糊。即使使用者戴著口罩，也能檢測到面部。
2，實時光場渲染
ELF顯示屏根據使用者的視角變化而動態渲染3D場景，不過其輸出的投影影象是扭曲的。因此，透過調整3D投影影象的呈現方式，給觀看者一種影象沒有扭曲的錯覺，甚至看起來足夠逼真，不像是顯示器而更像是真實存在的場景。
考慮到近年來遊戲引擎的渲染效果得到明顯提升，尤其是在3D渲染場景，因此索尼認為，未來開發者們也許能透過遊戲引擎，來為ELF顯示屏開發裸眼3D應用和內容。
3，微型光學透鏡
ELF採用微型光學透鏡，負責將實時生成的3D影象傳送到雙眼。據瞭解，傳統裸眼3D顯示屏採用雙凸透鏡或視差光柵來覆蓋多個不同的視角，這些透鏡的缺點容易產生視角重疊，導致解析度和影象質量下降。
為了改變這一問題，索尼的微型光學透鏡結合注視點感測和實時光線重建演算法，來實現一種為左右眼獨立生成不同動態視角的光學設計。接著，ELF還透過生成足夠多的合成視角，以及控制人眼能看到的影象，來緩解視角重疊、解析度降低的問題。
索尼表示：如果微型光學透鏡與3D顯示屏沒有對準，那麼將難以實現優質的動態視角變化，因此裝置的精確校準相當重要。於是，索尼研發了一種精準的製造技術，可以將元器件位置誤差降低至幾十微米，此外還有一個檢測成品元器件位置的調整系統。根據調整系統設定的資料，ELF在實時影象處理過程中可同步校正元件錯位問題，進一步提升3D影象質量。
前所未有的3D觀感
除了上述三項核心技術外，ELF顯示屏還採用了相機技術、顯示技術，以及基於注視點的精準校正系統，並透過處理校正訊號來進一步減少視角重疊現象。
索尼還表示：ELF的軟體和演算法基於微VR頭顯開發的技術，此外還優化了人體工學設計。比如，ELF顯示屏以傾斜角度放置，更容易營造一種3D空間感。
應用場景
這種裸眼3D顯示系統不僅可以用於娛樂場景，也將適用於教育、企業解決方案、醫療保健等領域。目前，隨著容積捕捉等技術發展，3D內容的應用場景越來越廣泛，而理想的觀看方式不只有AR/VR，用裸眼3D顯示屏檢視也同樣沉浸。
不過，該方案目前僅限個人使用，因為眼球追蹤系統只能追蹤一個人的注視點。它可以用來向客戶展示3D設計和模型。索尼認為，未來該技術有望與實時3D影片捕捉和傳輸技術結合，帶來具有臨場感的裸眼3D視訊通話體驗。
對於未來，索尼也在探索用全息技術來顯示更廣泛的深度影象。據悉，索尼開發了一款臺式的相位調製SLM光學原型，並透過該原型驗證，RGB全息圖可有效實現多焦距呈現。此外，還訓練了一種可實時計算和生成高質量影象的深度神經網路演算法。總之，為了進一步實現更自然的3D顯示效果，索尼接下來還將面臨更多技術挑戰，比如影象質量、計算量、視角和顯示範圍等等。而這些挑戰，可能在未來隨著硬體和訊號處理技術發展而得到最佳化。
實際上，谷歌也在探索基於3D全息顯示的視訊通話系統，不過由於成本較高，目前僅在內部測試。相比之下，索尼ELF顯示技術已經商業化，期待未來在此基礎上加入實時影片功能。參考：Sony
