技术摘要：
提供了用于三维(3D)显示对象的方法、装置、设备和系统。在一个方面，一种方法包括：获得包括与对象对应的基元的相应基元数据的数据，通过计算从每个基元到显示屏的每个显示元素的电磁场传播来确定所述基元对所述显示元素的电磁场贡献，生成多个所述基元对每个显示元素  全部
背景技术：
传统二维(2D)投影和3D渲染的发展已带来用于3D显示的新方法，包括将头部和眼 部跟踪与传统显示设备混合以用于虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)的许多混 合技术。这些技术试图复制全息影像的体验，通过结合跟踪和基于测量的计算，以模拟可由 实际全息图表示的立体或眼内光场。
技术实现要素：
本公开描述了用于使用针对三维(3D)显示的电磁(EM)场计算的方法、装置、设备 和系统。 本公开提供了可以克服已知技术中存在的限制的技术。作为示例，本文所公开的 技术可以在不使用如“3D眼镜”的笨重的可穿戴设备的情况下实施。作为另一实例，本文所 公开的技术可以选择性实施而不受限于：跟踪机制准确性、显示设备的质量、相对长的处理 时间和/或相对高的计算要求，和/或不能同时向多个观看者显示对象。作为另一示例，该技 术可以在没有专用工具和软件的情况下实现，从而可开发在常规3D内容创建中使用的工具 和软件之上和之外扩展的内容。各种不同的实施例可以展现出前述优点中的一个或多个。 例如，本公开的某些实施方式可以产生实时、全彩、真实的3D图像，该3D图像看起来是现实 世界中的真实3D对象，并且可以被多个观看者从不同点不受妨碍地同时观看。 本公开的一个方面的特征在于一种方法，所述方法包括：针对与三维(3D)空间中 的对象相对应的多个基元中的每个基元，通过在3D坐标系中计算从所述基元到显示屏的多 个元素中的每个元素的电磁场传播来确定对所述元素的电磁场贡献；以及针对所述多个元 素中的每个元素，生成所述多个基元对所述元素的电磁场贡献总和。 所述电磁场贡献可以包括从由相位贡献和幅度贡献组成的组选择的至少一项。所 述基元可以包括从由点基元、线基元和多边形基元组成的组中选择的至少一项。所述基元 可以包括线基元，所述线基元具有包括从由梯度色彩、纹理化色彩和着色效果组成的组中 选择的至少一项的信息。所述基元还可以包括多边形基元，所述多边形基元具有包括从由 梯度色彩、纹理化色彩和着色效果组成的组中选择的至少一项的信息。可以对所述多个基 元按特定次序编索引。 在一些实施方式中，所述方法还包括获得所述多个基元中的每个基元的相应基元 数据。所述多个基元中的每个基元的相应基元数据可以包括所述基元的相应色彩信息，并 17 CN 111602026 A 说　明　书 2/36 页 且所确定的对每个所述元素的电磁场贡献包括与所述基元的相应色彩信息相对应的信息。 所述色彩信息可以包括从由纹理化色彩和梯度色彩组成的组中选择的至少一项。所述多个 基元中的每个基元的相应基元数据可以包括所述基元的纹理信息。所述多个基元中的每个 基元的相应基元数据可以包括所述基元的一个或多个表面上的着色信息。所述着色信息可 以包括对从由所述基元的所述一个或多个表面上的色彩和所述基元的所述一个或多个表 面上的亮度组成的组选择的至少一项的调制。 在一些实施方式中，所述多个基元中的每个基元的相应基元数据包括所述基元在 所述3D坐标系中的相应坐标信息。所述多个元素中的每个元素在所述3D坐标系中的相应坐 标信息可以是基于所述多个基元在所述3D坐标系中的相应坐标信息来确定的。每个所述元 素的相应坐标信息可以与存储在存储器中的针对所述元素的逻辑存储地址相对应。 确定所述多个基元中的每个基元对所述多个元素中的每个元素的电磁场贡献可 以包括：在所述3D坐标系中，基于所述元素的相应坐标信息和所述基元的相应坐标信息来 确定所述元素与所述基元之间的至少一个距离。确定所述多个基元中的每个基元对所述多 个元素中的每个元素的电磁场贡献包括：基于所述多个基元中的第一基元的相应坐标信息 和所述多个元素中的第一元素的相应坐标信息，确定所述第一基元与所述第一元素之间的 第一距离；以及基于所述第一距离以及所述第一元素与所述多个元素中的第二元素之间的 距离确定所述第一基元与所述第二元素之间的第二距离。所述第一元素与所述第二元素之 间的距离可以是基于所述显示屏的所述多个元素的节距预先确定的。 在一些示例中，所述多个基元中的至少一个基元是包括第一端点和第二端点的线 基元，并且确定所述元素与所述基元之间的至少一个距离包括：确定所述元素与所述线基 元的第一端点之间的第一距离；以及确定所述元素与所述线基元的第二端点之间的第二距 离。所述多个基元中的至少一个基元是包括第一端点、第二端点和第三端点的三角形基元， 并且确定所述元素与所述基元之间的至少一个距离包括：确定所述元素与所述三角形基元 的第一端点之间的第一距离；确定所述元素与所述三角形基元的第二端之间的第二距离； 以及确定所述元素与所述三角形基元的第三端点之间的第三距离。 在一些实施方式中，确定所述多个基元中的每个基元对所述多个元素中的每个元 素的电磁场贡献包括：基于所述基元的预定表达式和所述至少一个距离来确定所述基元对 所述元素的电磁场贡献。所述预定表达式是通过解析计算从所述基元到所述元素的电磁场 传播确定的。所述预定表达式是通过求解麦克斯韦方程确定的。可以通过提供在所述显示 屏的表面处定义的边界条件来求解所述麦克斯韦方程。所述边界条件可包括狄利克雷 (Dirichlet)边界条件或柯西(Cauchy)边界条件。所述多个基元和所述多个元素可以在所 述3D空间中，并且所述显示屏的表面可以形成所述3D空间的边界表面的一部分。所述预定 表达式包括从由包括正弦函数的函数、包括余弦函数的函数和包括指数函数的函数组成的 组中选择的至少一项，并且确定所述电磁场贡献包括：在存储在存储器中的表中识别所述 函数中的至少一个函数的值。 在一些实施方式中，确定所述多个基元中的每个基元对所述多个元素中的每个元 素的电磁场贡献，并生成对所述多个元素中的每个元素的所述电磁场贡献总和，包括：确定 所述多个基元对所述多个元素中的第一元素的第一电磁场贡献，并对针对所述第一元素的 所述第一电磁场贡献进行求和；以及确定所述多个基元对所述多个元素中的第二元素的第 18 CN 111602026 A 说　明　书 3/36 页 二电磁场贡献，并对针对所述第二元素的所述第二电磁场贡献进行求和。确定所述多个基 元对所述第一元素的所述第一电磁场贡献可以包括：将确定所述多个基元中的第一基元对 所述第一元素的电磁场贡献与确定所述多个基元中的第二基元对所述第一元素的电磁场 贡献并行进行。 在一些实施方式中，确定所述多个基元中的每个基元对所述多个元素中的每个元 素的电磁场贡献，包括：确定所述多个基元中的第一基元对所述多个元素中的每个元素的 相应第一电磁场贡献；以及确定所述多个基元中的第二基元对所述多个元素中的每个元素 的相应第二电磁场贡献，并且生成对所述多个元素中的每个元素的所述电磁场贡献总和可 以包括：通过将对所述元素的所述相应第二电磁场贡献与所述相应第一电磁场贡献相加， 来累加出对所述元素的电磁场贡献。确定所述第一基元对所述多个元素中的每个元素的相 应第一电磁场贡献可以是与确定所述第二基元对所述多个元素中的每个元素的相应第二 电磁场贡献并行地执行的。 确定所述多个基元中的每个基元对所述多个元素中的每个元素的电磁场贡献可 以包括：将确定所述多个基元中的第一基元对所述多个元素中的第一元素的第一电磁场贡 献与确定所述多个基元中的第二基元对所述第一元素的第二电磁场贡献并行地进行。 在一些实施方式中，所述方法还包括：针对所述多个元素中的每个元素，基于所述 多个基元对所述元素的电磁场贡献总和生成相应控制信号，所述相应控制信号用于基于所 述多个基元对所述元素的电磁场贡献总和来调制所述元素的至少一个特性。所述元素的所 述至少一个特性可以包括从由折射率、幅度指数、双折射和迟滞组成的组中选择的至少一 项。所述相应控制信号可以包括电信号、光信号、磁信号或声信号。在一些情况下，所述方法 还包括：将比例因子与对每个所述元素的电磁场贡献总和相乘，以获得经缩放的电磁场贡 献总和，并且其中，所述相应控制信号是基于针对所述元素的经缩放的电磁场贡献总和生 成的。所述方法还可包括：对针对每个所述元素的电磁场贡献总和进行归一化，其中，所述 相应控制信号是基于针对所述元素的归一化的电磁场贡献总和的。所述方法还可以包括： 向所述元素发送所述相应控制信号。 在一些实施方式中，所述方法还包括：向照明器发送控制信号，所述控制信号指示 开启所述照明器，以使得所述照明器发射光到所述显示屏上。所述控制信号可以是响应于 确定已获得了对所述多个元素中的每个元素的电磁场贡献总和而发送的。所述显示屏的经 调制的元素可以使所述光沿不同方向传播，以形成与所述3D空间中的所述对象对应的体积 光场。所述体积光场可以与具有由所述显示屏的所述经调制的元素定义的边界条件的麦克 斯韦方程的解相对应。所述光可以包括白光，且所述显示屏可以被配置为将所述白光衍射 为具有不同色彩的光。 在一些实施方式中，所述方法还包括：在计算期间使用定点数表示来表示值。每个 所述值可表示为具有隐式比例因子的整数。 在一些实施方式中，所述方法还包括：使用定点数表示来执行数学函数。所述数学 函数可包括从由正弦、余弦和反正切组成的组中选择的至少一项。执行所述数学函数可包 括：接收第一定点格式的表达式；以及输出精度水平不同于所述第一定点格式的第二定点 格式的值。执行所述数学函数可包括：查找用于所述数学函数的计算的表，其中，所述表包 括从由完全枚举查找表、内插表、基于半表的多项式函数和基于半表的完全最小最大多项 19 CN 111602026 A 说　明　书 4/36 页 式组成的组中选择的至少一项。执行所述数学函数可包括：对输入应用专用范围缩小。执行 所述数学函数包括：将三角计算从范围[-π,π]变换成范围[-1,1]中的带符号的2’s互补表 示。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：获得与三维(3D)空间中 的对象相对应的多个基元各自的基元数据；计算所述多个基元中的第一基元对显示屏的多 个元素中的每个元素的相应第一电磁场贡献；以及计算所述多个基元中的第二基元对所述 显示屏的所述多个元素中的每个元素的相应第二电磁场贡献，其中，计算来自所述第一基 元的所述相应第一电磁场贡献与计算来自所述第二基元的所述相应第二电磁场贡献至少 部分地并行进行。 在一些实施方式中，计算所述第一基元对所述多个元素中的第一元素的第一电磁 场贡献与计算所述多个基元中的第二基元对所述第一元素的第二电磁场贡献并行地进行。 所述方法可包括：计算所述多个基元中的每个基元对所述多个元素中的每个元素的相应电 磁场贡献。所述相应电磁场贡献的计算可以是在不具有从以下项组成的组中选择的至少一 项的情况下进行的：将所述对象的几何结构扩展到所述多个元件，在包装波前之前应用可 见度测试，以及针对不同基元的并行计算之间的决策或通信。计算所述相应电磁场贡献可 以被配置为促成从以下项组成的组中选择的至少一项：调整针对不同基元的并行计算以达 到速度、成本、大小或能量优化，减少发起绘制与结果准备好显示之间的延迟，使用定点数 表示来增加精度，以及通过优化数学函数来优化计算速度。 在一些实施方式中，所述方法还包括：在计算期间使用定点数表示来表示值。使用 所述定点数表示来表示所述值可以是在不具有从由以下项组成的组中选择的至少一项的 情况下进行的：用于渐进式下溢出的反常浮点，处理来自包括除以零的运算产生的非数值， 更改浮点舍入模式，以及引起操作系统的浮点异常。 在一些实施方式中，所述方法还包括：针对所述多个元素中的每个元素，通过将对 所述元素的相应第二电磁场贡献与对所述元素的相应第一电磁场贡献相加来累积对所述 元素的电磁场贡献。 在一些实施方式中，所述方法还包括：针对所述多个元素中的每个元素，基于所述 多个基元对所述元素的电磁场贡献总和来生成相应控制信号，所述相应控制信号用于基于 所述多个基元对所述元素的电磁场贡献总和来调制所述元素的至少一个特性。 在一些实施方式中，所述方法还包括：以预定因子缩放与第二基元相邻的第一基 元，使得所述第一基元的重构与所述第二基元的重构不重叠。所述预定因子可以是至少部 分地基于所述显示屏的分辨率确定的。所述方法还可包括：获得所述多个基元中的每个基 元的相应基元数据，其中，所述多个基元中的每个基元的相应基元数据包括所述基元在所 述3D坐标系中的相应坐标信息；以及基于所述第一基元的相应坐标信息和所述预定因子， 确定所述第一基元的新的相应坐标信息。所述方法还可包括：基于所述第一基元的新的相 应坐标信息来确定所述第一基元对所述多个元素中的每个元素的电磁场贡献。所述方法还 可包括：以所述预定因子缩放所述第二基元。所述第一基元和所述第二基元可以共享共同 部分，并且缩放所述第一基元包括缩放所述第一基元的所述共同部分。缩放所述第一基元 可包括：在预定方向上缩放所述第一基元。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：获得与三维(3D)空间中 20 CN 111602026 A 说　明　书 5/36 页 的对象相对应的多个基元各自的基元数据；使用与第二基元相邻的第一基元的相应基元数 据和所述第二基元的相应基元数据，以预定因子缩放所述第一基元；以及基于所述缩放的 结果来更新所述第一基元的相应基元数据。 在一些实施方式中，所述多个基元中的每个基元的相应基元数据包括所述基元在 3D坐标系中的相应坐标信息，并且更新所述相应基元数据包括：基于所述第一基元的相应 坐标信息和所述预定因子，确定所述第一基元的新的相应坐标信息。 在一些实施方式中，所述预定因子被确定，使得在所述3D空间中所述第一基元的 重构与所述第二基元的重构不重叠。 在一些实施方式中，所述缩放被执行，使得：所述第一基元与所述第二基元在所述 3D空间中的重构之间的间隙足够大，以将所述第一基元和所述第二基元分开从而最小化重 叠效应，并且使所述间隙足够小以使所述重构无缝地显现。 在一些实施方式中，所述预定因子是至少部分地基于所述显示屏的分辨率确定 的。 在一些实施方式中，所述方法还包括：在缓冲器中存储所述第一基元的更新的基 元数据。 在一些实施方式中，在所述对象的渲染处理期间执行所述缩放，以获得所述多个 基元各自的基元数据。 在一些实施方式中，所述方法还包括：向控制器发送所述多个基元的更新的基元 数据，其中，所述控制器被配置为基于所述多个基元的更新的基元数据来确定所述多个基 元中的每个基元对显示屏的多个元素中的每个元素的相应电磁场贡献。 在一些实施方式中，所述方法还包括：基于所述第一基元的更新的基元数据来确 定所述第一基元对显示屏的多个元素中的每个元素的电磁场贡献。 在一些实施方式中，所述方法还包括：以所述预定因子缩放所述第二基元。 在一些实施方式中，所述第一基元和所述第二基元共享共同部分，并且缩放所述 第一基元包括缩放所述第一基元的所述共同部分。 在一些实施方式中，缩放所述第一基元包括：在预定方向上缩放所述第一基元。 在一些实施方式中，缩放所述第一基元包括：以第一预定因子缩放所述第一基元 的第一部分，以及以第二预定因子缩放所述第二基元的第二部分，其中，所述第一预定因子 不同于所述第二预定因子。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：获得要被映射到与三维 (3D)空间中的对象相对应的多个基元中的特定基元的指定表面上的图像的多个离散余弦 变换DCT权重；以及通过考虑所述图像的所述多个DCT权重的影响来确定所述特定基元对显 示屏的多个元素中的每个元素的相应电磁场贡献。 在一些实施方式中，所述方法还包括：确定要被映射到所述特定基元的指定表面 上的所述图像的分辨率；以及基于所述分辨率确定所述图像的所述多个DCT权重。 在一些实施方式中，所述方法还包括：解码所述图像的所述DCT权重，以获得所述 图像的每个像素的相应DCT幅度。 在一些实施方式中，所述方法还包括：将与所述图像的像素的相应DCT幅度相关联 的值连同所述特定基元的基元数据一起存储。确定所述相应电磁场贡献可以包括：利用与 21 CN 111602026 A 说　明　书 6/36 页 所述图像的像素的相应DCT幅值相关联的值来计算所述特定基元对所述多个元素中的每个 元素的相应电磁场贡献。 在一些实施方式中，所述方法还包括：选择在确定所述相应电磁场贡献时要包括 的特定DCT项，每个所述特定DCT项具有高于预定阈值的相应DCT权重。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：获得给定基元和所述给 定基元的遮挡物的信息，其中，所述给定基元属于与三维(3D)空间中的对象相对应的多个 基元之一；以及确定显示屏的多个元素中因所述遮挡物的影响而对所述给定基元的重构没 有贡献的一个或多个特定元素。 在一些实施方式中，所述方法还包括：存储所述特定元素的信息以及所述给定基 元和所述遮挡物的信息。 在一些实施方式中，所述确定是在用于获得所述多个基元的基元数据的对所述对 象的渲染处理期间执行的。 在一些实施方式中，所述方法还包括：向控制器发送所存储的所述特定元素的信 息以及所述给定基元和所述遮挡物的信息，所述控制器被配置为计算所述多个基元对所述 显示屏的所述多个元素的电磁场贡献。 在一些实施方式中，所述方法还包括：针对每个所述特定元件，针对每个所述特定 元素，通过不包括所述给定基元对该特定元素的电磁场贡献，来生成所述多个基元对该特 定元素的电磁场贡献总和。 在一些实施方式中，所述方法还包括：针对所述多个元素中除所述特定元素之外 的每个元素，生成所述多个基元对所述元素的相应电磁场贡献的总和。 在一些实施方式中，所述方法还包括：掩蔽所述特定元素对所述给定基元的重构 的贡献。 在一些实施方式中，确定所述一个或多个特定元素包括：将所述给定基元连接到 所述遮挡物的端点；将所述连接延伸到所述显示屏，以确定所述连接与所述显示屏之间的 交点；以及将由所述交点定义的特定范围内的元素确定为因所述遮挡物的影响而对所述给 定基元的重构没有贡献的所述特定元素。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：获得给定基元和所述给 定基元的遮挡物的信息，其中，所述给定基元属于与三维(3D)空间中的对象相对应的多个 基元之一；以及针对显示屏的多个元素中的每个元素，确定所述给定基元中因所述遮挡物 的影响而没有对所述元素做出电磁场贡献的相应部分。 在一些实施方式中，所述方法还包括：存储所述给定基元的所述相应部分的信息 以及所述给定基元和所述遮挡物的信息。 在一些实施方式中，所述确定是在所述对象的用于获得所述多个基元的基元数据 的渲染过程中执行的。 在一些实施方式中，所述方法还包括：向控制器发送所存储的所述给定基元的所 述相应部分的信息以及所述给定基元和所述遮挡物的信息，所述控制器被配置为计算所述 多个基元对所述显示屏的所述多个元素的电磁场贡献。 在一些实施方式中，所述方法还包括：掩蔽所述给定基元的所述相应部分对所述 多个元素中的每个元素的电磁场贡献。 22 CN 111602026 A 说　明　书 7/36 页 在一些实施方式中，所述方法还包括：针对所述多个元素中的每个元素，通过不包 括所述给定基元的所述相应部分对所述元素的电磁场贡献来生成所述多个基元对所述元 素的电磁场贡献总和。生成所述多个基元对所述元素的电磁场贡献总和可以包括：从所述 多个基元在没有所述遮挡物的影响的情况下对所述元素的电磁场贡献总和中减去所述给 定基元的所述相应部分对所述元素的电磁场贡献。生成所述多个基元对所述元素的电磁场 贡献总和可以包括：将所述给定基元的一个或多个其他部分对所述元素的电磁场贡献进行 求和，所述相应部分以及所述一个或多个其他部分形成所述给定基元。 在一些实施方式中，确定所述给定基元中因所述遮挡物的影响而没有对所述元素 做出电磁场贡献的相应部分包括：将所述元素连接到所述遮挡物的端点；确定所述连接与 所述基元之间的交点；以及将所述给定基元中由所述交点包围的特定部分确定为所述给定 基元中因所述遮挡物的影响而没有对所述元素做出电磁场贡献的所述相应部分。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：获得与三维(3D)空间中 的对象对应的多个基元中的每个基元的相应基元数据；获得所述多个基元中的每个基元的 相应几何镜面高光信息；以及存储所述相应几何镜面高光信息以及所述多个基元中的每个 基元的相应基元数据。 在一些实施方式中，所述多个基元中的每个基元的相应几何镜面高光信息包括： 所述基元所在表面根据视角的反射率。 在一些实施方式中，所述方法还包括：通过考虑所述基元的相应几何镜面高光信 息来确定所述多个基元中的每个基元对显示屏的多个元素中的每个元素的相应电磁场贡 献。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：获得图形数据，所述图形 数据包括与三维(3D)空间中的对象对应的多个基元的相应基元数据；针对所述多个基元中 的每个基元，通过在3D坐标系中计算从所述基元到显示屏的多个元素中的每个元素的电磁 场传播，确定对所述元素的电磁场贡献；针对所述多个元素中的每个元素，生成所述多个基 元对所述元素的电磁场贡献总和；针对所述多个元素中的每个元素，向所述元素发送相应 控制信号，所述控制信号用于基于对所述元素的电磁场贡献总和来调制所述元素的至少一 个特性；以及向照明器发送定时控制信号以激活所述照明器从而将光照射在所述显示屏 上，使得所述显示屏的所述经调制的元素使所述光形成对应于所述对象的体积光场。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：针对显示屏的多个元素 中的每个元素，利用预定校准值更改相应控制信号；向所述显示屏的所述多个元素各自施 加更改的相应控制信号；测量入射在所述显示屏上的光的输出；以及基于对所述光的输出 的所述测量来评估所述预定校准值。 在一些实施方式中，所述预定校准值对于所述多个元素中的每个元素是相同的。 在一些实施方式中，所述方法还包括：通过数模转换器(DAC)转换所述多个元件各 自的相应控制信号，其中，更改所述多个元件各自的控制信号包括：利用所述预定校准值更 改所述相应控制信号的数字信号。 在一些实施方式中，所述预定校准值包括多个比特。 在一些实施方式中，所述方法还包括：基于所述评估的结果调整所述预定校准值。 调整所述预定校准值可以包括：修改所述多个比特中的一个或多个值。调整所述预定校准 23 CN 111602026 A 说　明　书 8/36 页 值可以包括：基于所述预定校准值和根据先前评估确定的另一校准值来确定所述多个比特 中的值的组合。 在一些实施方式中，所述光的输出包括所述光的相变或所述光的输出与背景之间 的强度差。 在一些实施方式中，所述元素的相应控制信号是基于与3D空间中的对象相对应的 多个基元对所述元素的电磁场贡献总和确定的。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：针对显示屏的多个元素 中的每个元素，获得来自三维(3D)空间中的多个基元的相应电磁场贡献总和，所述多个基 元与所述3D空间中的对象对应；将相应数学变换应用于对所述元素的相应电磁场贡献的总 和，以获得对所述元素的经变换的相应电磁场贡献的总和；基于对所述元素的经变换的相 应电磁场贡献的总和来确定相应控制信号；以及基于对所述元素所确定的相应控制信号来 调制所述元素的特性。 在一些实施方式中，所述方法还包括：引入入射在所述显示屏的所述多个元素上 的光；测量所述光的第一输出；以及基于对所述光的所述第一输出的测量结果来调整所述 多个元素各自的数学变换的一个或多个系数。所述方法还可包括：根据所述显示屏的视角 改变与所述对象对应的全息图案的深度；测量所述光的第二输出；以及基于所述第一输出 和所述第二输出调整所述相应数学变换的所述一个或多个系数。所述方法还可包括：将与 第一全息图案对应的所述多个基元改变为与第二全息图案对应的多个第二基元；测量所述 光的第二输出；以及基于所述第一输出和所述第二输出调整所述相应数学变换的所述一个 或多个系数。所述第一全息图案和所述第二全息图案可以对应于所述对象。所述第二全息 图案可以与第二对象对应，所述第二对象不同于和所述第一全息图案相关的所述对象。所 述光的所述第一输出可由成像传感器测量。所述成像传感器可被配置为使用机器视觉算法 来确定正在显示的内容并计算适应度参数。所述第一全息图案和所述第二全息图案均可包 括点网格，并且其中，所述适应度参数是从由以下项组成的组中选择的至少一项：所述点接 近的程度、所述点定位居中的程度以及所述点具有多少畸变。 在一些实施方式中，所述数学变换是从泽尔尼克(Zernike)多项式导出的。 在一些实施方式中，所述多个元素的所述数学变换逐个元素地变化。 在一些实施方式中，所述方法还包括：通过照明所述显示屏来再现已知色彩和强 度的样本集；使用校准至国际委员会(CIE)标准观察曲线的色度计设备测量输出光；以及定 义所述显示屏在国际委员会CIE  XYZ色彩空间中的输出光。所述方法还可包括：确定所述定 义的输出光的值与已知标准值的偏差；以及调整所述显示屏上的输出色彩以使其回到对 准。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：基于液晶(LC)显示屏的 显示元素的节距来确定液晶显示屏的单元间隙；以及基于所述单元间隙和所述液晶显示屏 的预定延迟计算液晶混合物的双折射的最小值。 在一些实施方式中，所述方法还包括：在保持液晶混合物的双折射在最小值以上 的情况下，提高液晶显示屏的开关速度。提高所述开关速度可以包括从由以下项组成的组 中选择的至少一项：增大所述液晶混合物的介电各向异性；以及减小所述液晶混合物的旋 转粘度。 24 CN 111602026 A 说　明　书 9/36 页 在一些实施方式中，所述液晶显示屏包括具有硅背板的硅上液晶(LCOS)设备。 在一些实施方式中，所述液晶显示屏包括：液晶层；位于所述液晶层顶部的作为公 共电极的透明导电层；以及背板，包括位于所述液晶层底部的多个金属电极，其中，所述多 个金属电极中的每个金属电极彼此隔离，并且所述背板被配置为控制所述多个金属电极中 的每个金属电极的电压。 本公开的另一方面的特征在于一种显示屏，所述显示屏包括：背板；以及所述背板 上的多个显示元素，其中，所述多个显示元素中的至少两个显示元素的尺寸不同。 在一些实施方式中，所述至少两个显示元素中的较大显示元素包括缓冲器，且所 述至少两个显示元素中的较小显示元素不包括缓冲器。所述较大显示元素可以通过导线与 第一数量个显示元素连接，并且所述缓冲器被配置为缓存施加到所述导线上的电压，使得 所述电压仅施加到所述第一数量个显示元素内的第二数量个显示元素，所述第二数量个显 示元素的数量小于所述第一数量个显示元素的数量。 在一些实施方式中，所述缓冲器包括晶体管形式的模拟电路或逻辑门形式的数字 电路。 在一些实施方式中，所述多个显示元素的尺寸分布基本等于所述至少两个显示元 素中的较小显示元素的尺寸。 在一些实施方式中，所述显示屏被配置为硅上液晶设备。 本公开的另一方面的特征在于一种显示屏，所述显示屏包括：背板；以及所述背板 上的多个显示元素，其中，所述多个显示元素中的至少两个显示元素具有不同形状。 在一些实施方式中，所述背板包括用于每个显示元素的相应电路，并且用于所述 至少两个显示元素各自的相应的电路的形状与所述至少两个显示元素的所述不同形状相 对应。 在一些实施方式中，所述多个显示元素的尺寸分布基本等于预定尺寸。 在一些实施方式中，所述显示屏被配置为硅上液晶设备。 本公开的另一方面的特征在于一种方法，所述方法包括：获得图形数据，所述图形 数据包括与三维(3D)空间中的对象对应的多个基元的相应基元数据；针对所述多个基元中 的每个基元，通过在3D坐标系中计算从所述基元到显示屏的多个元素中的每个元素的电磁 场传播，确定对所述元素的电磁场贡献；针对所述多个元素中的每个元素，生成所述多个基 元对所述元素的电磁场贡献总和；针对所述多个元素中的每个元素，向所述元素发送相应 控制信号，所述控制信号用于基于对所述元素的电磁场贡献总和来调制所述元素的至少一 个特性；以及向照明器发送定时控制信号以激活所述照明器从而将光照射在所述显示屏 上，使得所述显示屏的所述经调制的元素使所述光形成对应于所述对象的体积光场。 所述多个方面的其他实施例包括对应计算机系统、装置以及记录在一个或多个计 算机存储设备上的计算机程序，它们均被配置为执行所述方法的动作。一个或多个计算机 的系统被配置为执行特定操作或动作意味着所述系统上安装有软件、固件、硬件或它们的 组合，当它们运行时促使所述系统执行所述操作或动作。一个或多个计算机程序被配置为 执行特定操作或动作意味着所述一个或多个程序包括当被数据处理装置执行时促使所述 装置执行所述操作或动作的指令。 本公开的另一方面的特征在于一种设备，所述设备包括：一个或多个处理器；以及 25 CN 111602026 A 说　明　书 10/36 页 非暂时性计算机可读存储介质，与所述一个或多个处理器通信并且存储能由所述一个或多 个处理器执行的指令，并且所述指令执行时促使所述一个或多个处理器执行本文公开的一 种或多种方法。 本公开的另一方面的特征在于一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，所 述指令能由一个或多个处理器执行并且所述指令执行时促使所述一个或多个处理器执行 本文公开的一种或多种方法。 本公开的另一方面的特征在于包括多个元件的显示屏；以及控制器，耦接到所述 显示屏并且被配置为执行本文公开的一种或多种方法。所述控制器可包括多个计算单元， 每个计算单元被配置为对与三维(3D)空间中的对象对应的多个基元中的一个或多个基元 进行操作。在一些实施方式中，所述控制器本地耦接到所述显示屏，并且所述每个计算单元 耦接到所述显示屏的一个或多个相应元件且被配置为向所述一个或多个相应元件中的每 个相应元件发送相应控制信号。所述计算单元可被配置为并行地进行操作。 所述控制器可包括从由专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程 门阵列(PGA)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)和标准计算单元组成的组中选择的 至少一项。所述显示屏可包括空间光调制器(SLM)，所述空间光调制器包括数字微镜设备 (DMD)或硅上液晶(LCOS)设备。所述显示屏可被配置为相位调制、振幅调制、或者相位和振 幅调制。所述控制器可通过存储缓冲器耦接到所述显示屏。 在一些实施方式中，所述系统包括：照明器，其被布置为邻近于所述显示屏且被配 置为发射光到所述显示屏上。所述照明器可耦接到所述控制器且被配置为基于来自所述控 制器的控制信号而开启/关闭。 在一些情况下，所述照明器通过存储缓冲器耦接到所述控制器，所述存储缓冲器 被配置为控制所述照明器中的一个或多个发光元件的幅度或亮度。用于所述照明器的存储 缓冲器的尺寸可以小于用于所述显示屏的存储缓冲器的尺寸。所述照明器中的所述发光元 件的数量可以小于所述显示屏的所述元素的数量。所述控制器可以被配置为同时激活所述 照明器的所述一个或多个发光元件。 所述照明器可以是相干光源、半相干光源或非相干光源。在一些实施方式中，所述 照明器被配置为发射白光，并且所述显示屏被配置为将所述白光衍射为具有不同色彩的 光。在一些实施方式中，所述照明器包括各自被配置为发射具有不同色彩的光的两个或更 多个发光元件。所述控制器可以被配置为依次利用在第一时间段期间与第一色彩相关联的 信息和在顺序的第二时间段期间与第二色彩相关联的信息调制所述显示屏，并且所述控制 器可以被配置为控制所述照明器以依次在所述第一时间段期间开启第一发光元件以发射 具有所述第一色彩的光和在所述第二时间段期间开启第二发光元件以发射具有所述第二 色彩的光。 在一些实施方式中，所述照明器被布置在所述显示屏的表面前方并且被配置为以 0度与90度之间的范围内的入射角将所述光发射到所述显示屏的所述表面上，并且所述发 射的光从所述显示屏的所述表面被反射。在一些情况下，从所述照明器发射的光包括准直 光。在一些情况下，从所述照明器发射的光包括发散光。所述照明器发射的光包括半准直 光。 在一些实施方式中，所述照明器布置在所述显示屏的后表面后方并且被配置为将 26 CN 111602026 A 说　明　书 11/36 页 发散光发射到所述显示屏的所述后表面上，并且所发射的光透射通过所述显示屏并且从所 述显示屏的前表面透射出所述显示屏。 在一些实施方式中，所述照明器包括：光源，被配置为发射所述光；以及波导，耦接 到所述光源并且邻近于所述显示屏布置，所述波导被配置为接收从所述光源发射出的光并 将所述发射的光引导到所述显示屏。在一些情况下，来自所述光源的光通过光耦合器从所 述波导的侧部横截面耦合到所述波导。在一些情况下，所述光源和所述波导以平面形式集 成且定位于所述显示屏的表面上。所述波导可以被配置为引导所述光均匀地照射所述显示 屏。 在一些情况下，所述波导定位在所述显示屏的后表面上，并且所述光被引导以透 射通过所述显示屏并且从所述显示屏的前表面衍射出所述显示屏。所述控制器可以定位在 所述波导的后表面上。在一些情况下，所述波导定位在所述显示屏的前表面上，并且所述光 被引导以入射在所述显示屏的所述前表面上并被所述前表面反射。 本公开的另一方面的特征在于一种系统，所述系统包括：显示屏，包括元素阵列； 以及集成电路，包括计算单元阵列，每个计算单元耦接到所述显示屏的一个或多个相应元 素并被配置为：计算多个基元中的至少一个基元对所述元素阵列中的每个元素的电磁场贡 献；以及针对所述一个或多个相应元素中的每个元素，生成所述多个基元对所述元素的相 应电磁场贡献的总和。 所述每个计算单元可以被配置为：从所述计算单元阵列的其他计算单元接收计算 出的所述多个基元中的其他基元对所述一个或多个相应元素中的每个元素的电磁场贡献； 以及针对所述一个或多个相应元素中的每个元素，通过将接收到的所述计算出的所述其他 基元对所述元素的电磁场贡献相加来生成所述相应电磁场贡献的总和。 每个所述计算单元可以被配置为针对所述一个或多个相应元素中的每个元素生 成相应控制信号以基于对所述元素的相应电磁场贡献的总和来调制所述元素的至少一个 特性。 在一些实施方式中所述集成电路包括一个相应的累加器，所述相应的累加器被配 置为存储所述多个基元对所述显示屏的每个元素的所计算电磁场贡献的累加结果。所述集 成电路可以被配置为在计算操作开始时将所述累加器清零。在一些示例中，所述集成电路 包括用于每个所述元素的相应存储缓冲器，并且所述集成电路可以被配置为将所述多个基 元对所述元素的所计算电磁场贡献进行累加以获得所述相应电磁场贡献的总和作为所述 相应累加器中的最终累加结果，并且将所述最终累加结果从所述相应累加器传递至用于所 述元素的所述相应存储缓冲器。 在一些实施方式中，所述系统还包括照明器，所述照明器定位于所述集成电路与 所述显示屏之间并且被配置为从所述集成电路接收控制信号并且基于所述控制信号将光 照射在所述显示屏上，其中，所述集成电路、所述照明器和所述显示屏可以被集成为单个单 元。 本公开的另一方面的特征在于一种系统，所述系统包括：计算设备，被配置为产生 包括与三维(3D)空间中的对象对应的多个基元的相应基元数据的数据；以及如本文公开的 系统。该系统被配置为从所述计算设备接收所述图形数据并处理所述图形数据以在所述3D 空间中呈现所述对象。所述计算设备可以包括应用编程接口(API)，所述应用编程接口被配 27 CN 111602026 A 说　明　书 12/36 页 置为通过渲染所述对象的计算机生成(CG)模型来利用所述相应基元数据创建所述基元。 在本公开中，术语“基元(primitive)”是指计算系统内用于输入和输出的基本不 可划分元素。所述元素可以是几何元素或图形元素。术语“全息图(hologram)”是指显示在 显示屏上的图案，其包含关于对象的幅度信息或相位信息，或者它们的组合。术语“全息重 构(holographic  reconstruction)”是指来自被照射的显示屏的体积光场(例如，全息光 场)。 本文的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和相关描述中阐述。主题的其他 特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求书中显现。 应该理解，实施方式的各个方面可以以不同方式组合。作为示例，某些方法的特征 可与其他方法的特征组合。 附图说明 图1A示出了包括全息显示的示例性系统的示意图。 图1B示出了示例性全息显示的示意图。 图1C示出了用于3D显示的示例性系统。 图2示出了用于电磁(EM)传播计算的示例性配置。 图3A示出了点基元相对于显示元素的示例性电磁传播。 图3B示出了线基元相对于显示元素的示例性电磁传播。 图3C示出了三角形基元相对于显示元素的示例性电磁传播。 图3D示出了点基元以线基元作为遮挡物的麦克斯韦全息遮挡的示例性实施方式。 图3E示出了线基元以另一线基元作为遮挡物的麦克斯韦全息遮挡的示例性实施 方式。 图3F示出了三角形基元以线基元作为遮挡物的麦克斯韦全息遮挡的示例性实施 方式。 图3G示出了麦克斯韦全息接合的示例性实施方式。 图4是显示3D对象的示例性处理的流程图。 图5A至图5F示出了用于3D显示的示例性系统的实施方式。 图6A示出了具有非均匀形状的显示元素的示例性显示屏。 图6B示出了具有不同尺寸的显示元素的示例性显示屏。