Vídeo em todos os lugares: o que acontece quando os projetores ficam realmente baratos?

As câmeras de vídeo caíram de preço em três ordens de magnitude nas últimas duas décadas. Uma câmera de vídeo full HD razoavelmente sensível custou milhares de dólares nos anos 90, mas agora você pode comprar essas câmeras de vídeo HD - que vêm em um módulo menor que um cubo de açúcar - em alto volume por cerca de cinco dólares. E se os projetores de vídeo HD razoavelmente brilhantes, atualmente custando cerca de quinhentos dólares, seguissem um caminho semelhante? Onde colocaríamos esses pequenos projetores baratos? Como você pode usar matrizes massivamente paralelas de projetores? Que tipos de novos serviços podem resultar? Vamos dar uma olhada em algumas possibilidades.

 

Implementando projetores de vídeo compactos e com baixo consumo de energia

 

Existem várias maneiras possíveis de implementar projetores de vídeo baratos, compactos e com baixo consumo de energia. A primeira coisa que vem à mente não é realmente um projetor de vídeo, mas mais um mecanismo de luz estruturado. Se você já olhou atentamente para uma lâmpada moderna de diodo emissor de luz (LED), geralmente há uma dúzia de LEDs individuais. E se os controlarmos individualmente e, portanto, conseguirmos ajustar o brilho da luz que sai do dispositivo de vários ângulos? Você pode fazer isso colocando uma matriz 2D de pequenos chips de LED - brancos ou RGB - em um substrato que pode remover o calor e controlar individualmente o brilho. Você colocaria esse substrato em um sistema óptico que projeta uma imagem da matriz no campo distante como um grande número de feixes parcialmente sobrepostos. O sistema óptico pode estar na forma de:

  • Um conjunto de micro-lentes;
  • Uma lente olho de peixe;
  • Um holograma.

 

Se você montasse esse dispositivo em uma luminária de teto e usasse um processador local para aceitar comandos via Wi-Fi e controlar individualmente o brilho de cada um dos LEDs, os ocupantes da sala poderiam escolher o brilho emitido em cada ângulo da fonte, controlando assim a iluminação de todos os cantos de uma sala. Assim, por exemplo, em um ambiente de varejo ou entretenimento, os feixes de LED direcionados às áreas de trabalho ou às vitrines de mercadorias podem ficar brilhantes; e os LEDs adjacentes direcionados a passarelas ou mesas de jantar podem ficar mais escuros. À medida que as pessoas se movimentam ou as atividades mudam, o processador ajusta os padrões de luz estruturados de acordo.

 

Usando alguns dos menores LEDs de montagem em superfície vermelho, verde e azul (RGB) de hoje, que são 0,65 mm², uma matriz de luz estruturada de 50 x 50 pixels pode caber no plano focal de 35 mm de uma lente olho de peixe padrão de 180°. Isso consumiria cerca de 100 W com brilho total. Por exemplo, se você instalasse o conjunto de luzes estruturadas em pixels no centro de uma sala de 5 m² com um teto de 3 m de altura, criaria 2500 poços de luzes controláveis ​​individualmente nas paredes e no piso, cada um com aproximadamente 25 cm².

 

No entanto, 2500 pixels do exemplo acima estão muito longe dos dois milhões de pixels de uma imagem HD ou dos oito milhões de pixels de uma imagem 4K. Felizmente, existem mecanismos de projeção de vídeo que produzem imagens de vários megapixels em pacotes muito compactos e com baixo consumo de energia. Esses mecanismos de projeção de vídeo às vezes são chamados de "projetores pico". Diversas tecnologias, produtos e técnicas estão disponíveis para suportar esses mecanismos de projeção de vídeo. Uma tecnologia para sua implementação inclui os dispositivos digitais Micromirror aperfeiçoados pela Texas Instruments. Outro é o Liquid Crystal on Silicon, que você pode usar como modulador de luz para fontes de LED brilhantes. Uma terceira tecnologia envolve o uso de fontes de laser desviadas. Independentemente da técnica escolhida, você pode usar esses mecanismos de projeção de vídeo para projetar imagens de alta resolução em paredes, pisos e objetos em uma sala.

 

Implementando um projetor de cinco direções

 

Agora, vamos considerar um dispositivo do tamanho de uma lâmpada padrão. Mas, em vez de emissores de LED, ele possui cinco módulos de projeção de vídeo pico - um voltado para baixo e outro voltado para norte, sul, leste e oeste. Um processador no dispositivo recebe cinco fluxos de vídeo de alta definição (HD) ou ultra-alta definição (UHD) de um computador de controle externo via Wi-Fi e expulsa a luz de seus cinco projetores pico. Se os desenvolvedores projetarem a ótica corretamente, os cinco feixes se sobrepõem levemente, cobrindo a sala e todos os objetos nela com luz e imagens controladas e de alta resolução. Além de controlar o brilho das regiões como uma espécie de luz de tarefa dinâmica, como no exemplo acima, este dispositivo - se implementado com projetores 4K - poderia fornecer um tamanho de pixel de ~ 1,3 mm em todas as quatro paredes e piso de uma sala de 5m x 5m e qualquer superfícies de objeto que o dispositivo pode "ver". Isso permite a virtualização de ambientes - pense em holodeck - obra de arte ou redecoração sob demanda, os programas de vídeo surround e ambientes de videoconferência totalmente envolventes.

 

 

Solução de problemas com um projetor de cinco direções

 

Vamos dar um passo adiante para tentar resolver algumas possíveis falhas do projetor de cinco direções descrito acima. E se usarmos uma matriz coordenada de vários desses projetores de cinco direções? Poderíamos montar cerca de quatro deles espaçados no teto da nossa sala de 5m x 5m, e talvez um quinto em uma pequena saliência transparente no centro do piso - para cobrir o teto e as paredes de uma perspectiva mais baixa. Nesse cenário, os múltiplos projetores podem "ver" quase todos os centímetros quadrados das paredes, piso e teto da sala. Se forem coordenadas cuidadosamente através do computador de controle externo com transformações geométricas e calibração, as mesmas imagens chegarão de ângulos diferentes para cada ponto da parede. Portanto, se uma pessoa ou móvel bloquear o ponto de vista de um dos projetores, existem até quatro outros projetores que ainda podem iluminar essa superfície. As câmeras na sala - talvez também montadas nos cinco lados dos mesmos dispositivos que abrigam os projetores pico - podem monitorar os displays para calibrar e compensar as obstruções dos feixes projetados. Se as câmeras puderem detectar a posição dos olhos e os rostos na sala, você poderá instruir os projetores a silenciarem os poucos pixels que interceptariam os olhos, eliminando o brilho dos projetores.

 

 

Projetando instalações grandes

 

E se fôssemos realmente grandes - digamos, com 1000 desses projetores em um estádio, campus ou loja de varejo? Os projetores podem ser controlados como uma grande variedade de vídeos contíguos, permitindo serviços e publicidade muito versáteis. Pode haver um modo de navegação, onde os projetores fazem um marcador de caminho na frente dos ocupantes em movimento, guiando-os para as prateleiras onde a mercadoria desejada está localizada ou seus assentos em um concerto ou local de esportes. As câmeras detectam o movimento de todos os usuários, o processador de controle central recalcula o vídeo on-the-fly e vários projetores pintam os gráficos de vários ângulos, realizando transferências contínuas à medida que as pessoas se movimentam. Em caso de emergência, o sistema pode fornecer instruções de evacuação muito fáceis de seguir. Se você quiser saber mais, minha patente norte-americana 9.508.137 descreve os detalhes de um sistema que pode fazer isso.

 

 

Conclusão

 

À medida que o custo, tamanho e consumo de energia dos projetores de vídeo pico e outras fontes de iluminação estruturada diminuem, muitos produtos interessantes e serviços inovadores se tornam possíveis. Eventualmente, esses mecanismos estruturados de iluminação e projeção de vídeo podem custar na mesma ordem de magnitude que uma lâmpada inteligente. Nesse ponto, por que não ter o controle final sobre a direção, brilho e cor da luz e permitir que ela responda às necessidades dos ocupantes de um espaço?

 

 

Pontos chaves:

 

  • Mecanismos leves estruturados, como matrizes de LED e projetores de vídeo pico, estão em um declínio acentuado nos custos.
  • Você pode equipar vários projetores para cobrir todas as paredes, pisos e objetos de uma sala com iluminação e imagens controladas dinamicamente.
  • Novos serviços são possibilitados pela projeção de vídeo onipresente - incluindo conveniência, conforto, entretenimento e serviços de emergência.
  • Ao coordenar várias cabeças de projeção, um sistema unificado pode fornecer imagens “parede a parede”.

 

Artigo escrito originalmente por Charles Byers para Mouser Electronics: Video Everywhere: What Happens When Projectors Get Really Cheap?. Traduzido por Equipe Embarcados.

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