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Der Preis für Videokameras ist in den letzten Jahrzehnten um ein Vielfaches gesunken. Eine einigermaßen empfindliche Full-HD-Videokamera hat in den 1990ern noch mehrere Tausend Dollar gekostet. Heute können Sie solche HD-Videokameras – die mittlerweile etwas kleiner als ein Stück Würfelzucker sind – für ungefähr fünf Dollar bekommen, jedenfalls in hohen Volumina. Was wäre, wenn einigermaßen helle HD-Videoprojektoren, die heute etwa fünfhundert Dollar kosten, einen ähnlichen Weg nähmen? Wofür würden wir diese kleinen, günstigen Projektoren verwenden? Wie könnte man viele dieser Projektoren parallel einsetzen? Welche neuen Anwendungen würde dies ermöglichen? Lassen Sie uns einige dieser Möglichkeiten genauer betrachten.

Anwendungsmöglichkeiten für kompakte, energieeffiziente Videoprojektoren

Es gibt verschiedene Anwendungsmöglichkeiten von kostengünstigen, kompakten, energieeffizienten Videoprojektoren. Was als erstes in den Sinn kommt, ist gar kein Videoprojektor, sondern eine Art strukturierte Licht-Engine. Wenn Sie sich eine moderne LED-Lampe genauer anschauen, sehen Sie, dass sie oft aus zwölf oder mehr einzelnen LEDs besteht. Was wäre, wenn wir sie einzeln steuern und so die Helligkeit des Lichts, das die Lampe verlässt, individuell in mehreren Winkeln einstellen könnten? Dies könnte erreicht werden, indem kleine LED-Chips – weiß oder RGB – nebeneinander auf einem Trägermaterial angeordnet werden, das die abgegebene Hitze der LEDs absorbiert und gleichzeitig individuell ihre Helligkeit steuert. Dieser Träger könnte in ein optisches System integriert werden, das ein Bild dieser Anordnung in Form von vielen, teilweise überlappenden Strahlen in den Raum projiziert. Das optische System könnte verschiedene Formen haben:

• Eine Mikro-Linsen-Anordnung
• Eine Fischaugen-Linse
• Ein Hologramm

Wenn Sie ein solches Gerät in ein Deckenlicht einbauen und die Steuerung der Helligkeit jeder einzelnen LED-Lampe mit einem lokalen Prozessor über WLAN ermöglichen, könnte die Helligkeit für jeden Winkel von der Quelle aus individuell gesteuert werden. So können die Ecken des Raumes einzeln beleuchtet werden. Im Einzelhandel oder im Entertainment-Bereich könnten zum Beispiel LED-Strahlen, die auf Arbeitsplätze oder Warenauslagen gerichtet sind, hell eingestellt werden, während LED-Lampen, die Gänge oder Tische im Restaurant beleuchten, gedämmtes Licht liefern. Wenn sich Menschen im Raum bewegen oder andere Tätigkeiten ausüben, passt der Prozessor die strukturierten Lichtmuster entsprechend an.

Mit einigen der kleinsten heute verfügbaren oberflächenmontierten LEDs in Rot, Grün und Blau (RGB) – das heißt 0,65 mm² – würde eine strukturierte Lichtanordnung mit 50 x 50 Pixeln auf die 35 mm große Bildebene einer standardmäßigen 180° Fischaugenlinse passen. Bei voller Helligkeit würde dies einen Verbrauch von 100 W bedeuten. Wenn Sie zum Beispiel die Lichtanordnung in Pixelstruktur in der Mitte eines 5 m² großen Raumes mit einer Deckenhöhe von 3 m installieren, könnten Sie 2500 einzeln steuerbare Lichtkegel von jeweils etwa 25 cm² auf Wänden und Decke erzeugen.

Jedoch sind die 2500 Pixel aus diesem Beispiel noch weit entfernt von den zwei Millionen Pixeln eines HD-Bildes oder den acht Millionen Pixeln eines 4K Bildes. Zum Glück gibt es Videoprojektions-Engines, die Multi-Megapixel-Bilder in sehr kompakten und energieeffizienten Paketen produzieren. Diese Videoprojektions-Engines werden manchmal auch „Pico-Projektoren“ genannt und von verschiedenen Technologien, Produkten und Techniken unterstützt. Eine Technologie für ihre Anwendung beinhaltet die Digitalen Mikrospiegelgeräte von Texas Instruments. Ein anderes Beispiel ist Liquid Crystal on Silicon (LCoS), also Flüssigkristall auf Silizium, das als Lichtmodulator für helle LED-Lichtquellen verwendet werden kann. Eine dritte Technologie beinhaltet die Verwendung von abgelenkten Laserquellen. Unabhängig von der eingesetzten Technologie können diese Videoprojektions-Engines verwendet werden, um hochauflösende Bilder auf Wände, Böden und Objekte im Raum zu projizieren.

Anwendungsmöglichkeiten eines Fünf-Richtungs-Projektors

Lassen Sie uns nun ein Gerät unter die Lupe nehmen, das in etwa die Größe einer gewöhnlichen Glühbirne hat. Aber anstelle von LED-Emittern hat es fünf Pico-Videoprojektions-Module – eines, das nach unten zeigt, und jeweils eines, das nach Norden, Süden, Osten und Westen ausgerichtet ist. Ein Prozessor in dem Gerät empfängt fünf Videosignale in HD (High-Definition) oder UHD (Ultra-High-Definition) via Internet von einem externen Steuercomputer und strahlt Licht aus seinen fünf Pico-Projektoren. Wenn Entwickler die Optik entsprechend entwerfen, überschneiden sich die fünf Strahlen leicht. So werden der gesamte Raum und alle Objekte darin mit kontrolliertem, hochauflösendem Licht und Bildern abgedeckt. Dieses Gerät kann jedoch nicht nur die Helligkeit von Licht in verschiedenen Ecken als eine Art dynamisches Arbeitslicht kontrollieren, wie in diesem Beispiel beschrieben. In Kombination mit 4K-Projektoren könnte es eine Pixelgröße von ungefähr 1,3 mm auf alle vier Wände und den Boden eines 5 m x 5 m großen Raumes projizieren, einschließlich jeder Objektoberfläche, die für das Gerät wahrnehmbar ist. Das erlaubt die Virtualisierung von Umgebungen – denken Sie ans Holodeck –, Kunst oder ein neues Design auf Knopfdruck, vollständige Surround-Video-Programme oder vollständig immersive Umgebungen für Videokonferenzen.

Fehlerbehebung mit einem Fünf-Richtungs-Projektor

Lassen Sie uns einen Schritt weitergehen und versuchen, einige mögliche Nachteile eines solchen Fünf-Richtungs-Projektors zu besprechen. Was wäre, wenn wir eine koordinierte Anordnung von mehreren dieser Fünf-Richtungs-Projektoren verwenden? Wir könnten ungefähr vier von ihnen verteilt über die Decke eines etwa 5 m x 5 m großen Raumes anbringen, und vielleicht einen fünften in einer kleinen transparenten Installation in der Mitte des Bodens, um so Decke und Wände aus einer tieferen Perspektive abzudecken. In diesem Szenario können mehrere Projektoren fast jeden Quadratzentimeter von Wänden, Boden und Decke des Raums wahrnehmen. Wenn sie vorsichtig über einen externen Kontrollcomputer mit geometrischer Umwandlung und Kalibrierung koordiniert werden, können dieselben Bilder aus unterschiedlichen Winkeln auf jeden Punkt an der Wand projiziert werden. Wenn also eine Person oder ein Möbelstück die Sicht eines der Projektoren blockiert, gibt es immer noch bis zu vier Projektoren, die diese Oberfläche abdecken können. Kameras im Raum – eventuell auch auf allen fünf Seiten des Geräts mit den Pico-Projektoren angebracht – können die Darstellungen überwachen und so durch eine Neukalibrierung mögliche Hindernisse der projizierten Strahlen ausgleichen. Wenn die Kameras die Position von Augen und Gesichtern im Raum erkennt, könnten die Projektoren so eingestellt werden, dass sie die Pixel, die die Augen darstellen, aussparen und so ein Blenden durch die Projektoren verhindern.

Große Installationen

Und wenn wir wirklich großformatig denken – mit sagen wir 1000 dieser Projektoren über ein Stadion, einen Campus oder eine Geschäftsfläche verteilt? Die Projektoren könnten als große zusammenhängende Video-Anordnung kontrolliert werden und so sehr vielseitige Dienstleistungen und Werbung ermöglichen. Zum Beispiel einen Navigationsmodus, in dem die Projektoren eine Wegmarkierung auf den Boden vor Menschen in Bewegung projizieren und sie so zu den Regalen führen, in denen sie die gesuchte Ware finden, oder zu ihren Sitzen auf einem Konzert oder einer Sportveranstaltung. Kameras erfassen die Bewegungen aller Gäste. Der zentrale Steuerungsprozessor berechnet das Video aus dem Stegreif neu und eine Vielzahl von Projektoren strahlen die Bilder von mehreren Winkeln aus und garantieren so nahtlose Übergänge, während sich die Menschen im Raum bewegen. In einer Notfallsituation kann das System sehr leicht zu befolgende Anweisungen zur Evakuierung geben. Wenn Sie mehr darüber erfahren wollen: mein US-Patent 9.508.137 beschreibt die Details eines Systems, das genau das tut.

Fazit

Wenn sich Kosten, Größe und Energieverbrauch von Pico-Videoprojektoren und anderen strukturierten Lichtquellen weiter verringern, werden viele interessante Produkte und innovative Dienstleistungen realisierbar. Irgendwann könnte der Preis dieser strukturierten Licht- und Videoprojektor-Engines in derselben Größenordnung liegen wie der einer intelligenten Glühbirne. Und wenn wir schon dabei sind: Warum sollten wir nicht die volle Kontrolle über Ausrichtung, Helligkeit und die Lichtfarbe haben und dafür sorgen, dass sie genau den Anforderungen der Menschen im Raum entsprechen?

Kernpunte:

• Strukturierte Licht-Engines wie LED-Anordnungen und Pico-Videoprojektoren erfahren einen steilen Kostenabfall.
• Sie können eine Vielzahl von Projektoren ausstatten, um Wände, Böden und Objekte in einem Raum mit dynamisch kontrolliertem Licht und Bildern abzudecken.
• Neue Dienstleistungen werden durch flächendeckende Videoprojektion ermöglicht – dies kommt Zweckmäßigkeit und Komfort zugute und findet Anwendung in der Unterhaltungsbranche und für Notfalldienste.
• Durch die Koordinierung mehrerer Projektionsköpfe kann ein einziges System durchgehende Bilder auf die Wände projizieren, quasi von Wand zu Wand.