Техника - молодёжи 2005-05, страница 22

и н ж

н

н и

В последнее время о ЗЭ-дисплеях много пишут, но, как правило, речь идет о какой-либо конкретной модели или модельном ряде конкретного производителя. Немно гочисленные же обзорные статьи содержат опи сания случайного набора из оч ков, шлемов и,

с о б ст венно, 3D-дисплеев. О последних рассказывается и в статье из прошлого номера «ТМ». Практически отсутствует классификация существующих 3D-дисплеев, что приводит к запутанной терминологии. Даже солидные фир-мы-производители зачастую называют свои изделия не тем, что они есть на самом деле.

В этой статье предпринята попытка систематизировать накопленный автором обширный материал по технологиям воспроизведения трехмерных (three dimensional, 3D) изображений, одно только перечисление которых заняло бы несколько страниц. Правда, большая часть таких технологий существует в виде патентов и описаний, гораздо меньше «живых» прототипов, и уж совсем малая часть реализована...

НАЧНЕМ С ТЕРМИНОВ

Во-первых, 30-дисплеем мы будем называть любое устройство, способное вывести изображение, воспринимаемое человеком как объемное, без использования очков или других дополнительных (относительно дисплея) устройств.

Во-вторых, назовем пространство, в котором можно наблюдать изображение, формируемое 30-дисплеем, объемом воспроизведения, а пространство, в котором находится зритель, — объемом наблюдения. Только находясь внутри объема наблюдения человек вправе рассчитывать на восприятие неискаженного объемного изображения, заключенного в объем воспроизведения.

И в-третьих, поделим все 30-дисп-леи на группы, по способности отображения 30-информации:

1. Стереоскопические. Воспроизводят два ракурса объемной сцены, один из которых предназначен для левого, а другой —для правого глаза.

2. Многоракурсные. Воспроизводят несколько последовательных ракурсов объемной сцены, любые два из которых составляют стереопару (т.е пару изображений одного и того же объекта съемки, зафиксированных с двух точек, по своему положению имитирующих положение глаз человека).

3. Голографические. Воспроизводят непрерывное световое поле, соот

Сергей КНИГИН, специально'' для «Техники-^ молодежи» www.3dnews.ru

ветствующее световому полю реальной 30-сцены.

4. Волюметри-ческие. Воспроизводят изображение в виде набора точек (вокселов) или векторов, физически разнесенных в ограниченном рабочем пространстве дисплея (объеме воспроизведения).

Каким образом человек воспринимает мир в объеме? На самом деле это очень непростой вопрос. Два глаза? Тогда закройте один глаз и посмотрите вокруг. Можно заметить, что картина не поменялась радикально, изображение не стало плоским! Все дело в том, что объемный образ мира виртуален, он вычисляется мозгом с помощью алгоритмов, учитывающих множество факторов, среди которых различие между изображениями, воспринимаемыми левым и правым глазом (параллакс) является важным, но отнюдь не единственным. При наблюдении реальных трехмерных сцен эти факторы связаны между собой вполне определенным образом, что зафиксировано в нашем опыте. Соответственно, 30-дисплей должен формировать изображение с учетом различных факторов и их взаимосвязей. Исходя из этого, можно проанализировать перечисленные выше типы 30-дисплеев и выделить их достоинства и недостатки. При этом мы не станем вдаваться в технические тонкости конкретных технологий (кстати, иногда тщательно скрываемые производителями), достаточно будет установить, к какому из перечисленных типов относится конкретное устройство.

Для каждого типа будет выделен принцип работы, плюсы и минусы.

СТЕРЕОСКОПИЧЕСКИЕ ЗО-ДИСПЛЕИ

Сразу отметим, что на сегодняшний день к этому типу относятся практически все серийно выпускаемые устройства, какими бы эпитетами, вроде «реальное 3D», «суперобъемный», «ошеломляюще реалистичный», «гологра-фический» и пр. не украшались их рекламные буклеты и пресс-релизы.

Принцип. Разделение объема воспроизведения на две части условной вертикальной плоскостью, перпендикулярной плоскости экрана и проходящей через его центр. Сле

ва от плоскости наблюдается изображение для левого глаза, справа — для правого (1).

Очевидно, что для наблюдения стереоизображения человек должен располагать голову так, чтобы каждый глаз находился в «своем» пространстве, а это несколько утомительно. «Однопользовательскую» конфигурацию легко дополнить автоматикой, которая поворачивает разделительную плоскость вслед за движением головы пользователя (tracking). Слежение может осуществляться разными способами, например с помощью пары видеокамер, вмонтированных в корпус дисплея (2).

Технически для производства стереоскопических 30-дисплеев лучше всего подходят жидкокристаллические (ЖК) или плазменные панели, поскольку пикселы в них жестко привязаны к месту, в отличие от дисплеев на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ), где изображение может слегка сдвигаться и изменять свой масштаб.

Параллакс-барьер — самый простой способ разделения стереора-курсов, осуществимый даже в «домашних» условиях, если у вас есть ЖК-монитор. Нужно напечатать на прозрачной пленке рисунок, состоящий из вертикальных черных полосок с шагом в два пиксела вашего монитора, такой ширины, чтобы между ними остались узкие прозрачные полоски. Если наложить полученный растр на экран, с определенной позиции будут видны только четные пикселы, а с другой — только нечет-

I

I

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 5 2 0 0 5

20