|
|
|
Самый большой в мире стереодисплейПрошли времена, когда изобретательство являлось уделом одиночек-отшельников. В наши дни, чтобы создать что-то новое, нужны усилия целых коллективов инженеров и конструкторов. Несомненно, главным инструментом организации коллективного творческого процесса является ТРИЗ — упорядоченный набор методов и алгоритмов решения изобретательских задач. Одним из часто используемых, можно сказать, моим любимым, является метод ИКР — идеального конечного результата. И как частный случай — ИТС — идеальной технической системы. Это такая система, которой нет (в идеале, конечно), а ее функции выполняются, то есть цели достигаются без средств. На пару минут представим, каким может быть идеальный телевизионный приемник (ИТП). Например, вот таким. ...Мы заходим в комнату, и ИТП, просканировав энергетические поля, генерируемые биоритмами нашего мозга, определил наше психическое состояние. Повинуясь нашему мысленному приказу, ИТП включает трансляцию наиболее подходящей в данном случае телепрограммы. Телевизионное действо разворачивается вокруг нас, персонажи возникают из ниоткуда — создается полный эффект присутствия. И в то же самое время самого ИТП как выделенного, самостоятельного устройства в явном виде нет... Уже созданы первые действующие прототипы голографических видеомониторов. С каждым годом добавляется количество звуковых каналов (Surround Sound). Вот-вот поступят в продажу первые гаджеты к телеприемникам, обеспечивающие передачу на расстояние вкуса и запаха. Но, может быть, не всем придется по вкусу идея полного погружения в теле действие, и в половине случаев вполне достаточно будет объемной картинки. Разнообразные модели Телеприемников уже несколько лет, как коммерчески доступны, да и цены на них снижаются до приемлемого уровня. Но массовый потребитель с покупкой не торопится. Другое дело — публичные показы стереофильмов. Количество стерео кинотеатров постоянно растет, ассортимент Из-фильмов постоянно расширяется. Это объясняется тем, что зритель готов посидеть 2-3 часа в стерео очках ради ощущения новизны и положительных эмоций от просмотра кино новинки. Но вот сидеть дома в кресле у телеприемника многие часы почти в неизменной позе мало кому улыбается. Выход — в разработке так называемых без очковых технологий просмотра Из-программ (авто стереоскопия).Москва, 1941 Зритель, пришедший на сеанс, должен был самостоятельно найти комфортную зону объемного стерео видения и не менять положение головы до окончания сеанса. Большинство опрошенных отметили, что в очках смотреть им было гораздо комфортнее. В результате чего авто стереоскопию на тот период признали тупиковой ветвью развития кинематографа и вскоре о ней основательно забыли. Япония, 2012 И вот в начале 2012 года в Японии разработчиками из Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT) в партнерстве со специалистами холдинга JVC  Kenwood был создан крупнейший в мире стереоскопический дисплей, не требующий для просмотра очков. Дисплей с рекордным размером экрана (508 см по диагонали) представляет собой систему с обратной проекцией, создающей одновременно более полусотни параллаксных стереоизображений. Зритель, находящийся перед экраном, в любой момент времени из всего количества видит только одну стереопару картинок, соответствующую расположению самого зрителя относительно плоскости экрана. 64 проектора При создании полупрозрачного экрана использовалось рассеивающее покрытие с необычными свойствами: широким углом рассеивания в вертикальной плоскости и узким, всего 13°, — в горизонтальной. Всю поверхность экрана разработчики дополнили микро ячеистой с регулярной структурой линзой-конденсатором, собирающей свет от нескольких проекторов сразу в каждой точке. Изображение проецировалось на экран с противоположной, задней плоскости экрана, всего было использовано 64 проектора разрешения РиНПЮ. Так как каждая микролинза собирает свет сразу от нескольких, смежных между собой проекторов, то и, в свою очередь, зрителю становятся доступными также сразу несколько смежных "картинок", например, последовательность изображений, запечатлевших один и тот же объект, но с разных ракурсов. Стоя перед изображением парящего в воздухе мяча и немного отклонив голову в сторону, мы видим уже новое изображение мяча, под другим углом зрения. Образно говоря, появляется возможность заглянуть в пространство за мячом, или, например, чуть повернув голову, заглянуть в приоткрытую дверь на экране или за угол. Конечно, число доступных углов зрения, то есть ракурсов, ограничено числом проекторов — в будущем с ростом их количества в проекте увеличится и число доступных ракурсов. Все проекторы подключаются к выходам цифрового видео карт, установленных по несколько штук в системных блоках ПК. К сожалению, нигде не указывается, какие именно видеокарты использовались. Например, технология Eyefinity, продвигаемая в изделиях компании AMD, позволяет выводить разные изображения на шесть независимых экранов. Альтернативная технология компании NVIDIA носит название MDT и позволяет подключить к одной видеокарте до четырех независимых мониторов. Все 64 картинки для каждого проектора просчитываются в реальном времени на основе изображения базовой стереопары вычислительными процессорами самих видеокарт: специальное приложение написано на стандартном языке программирования видеокарт OpenGL.  Проблемы с качеством изображения Пока на экране этого гигантского дисплея демонстрируется трехмерная компьютерная анимация, однако в дальнейшем специалисты намерены показать работу устройства и с реальным видеоизображением. Вот что сказано в пресс-релизе NICT: "Для получения реалистичного СО-изображения необходимо увеличивать физические размеры экрана. Но с их увеличением также происходит снижение качества картинки. В нашей лаборатории был проведен всесторонний скрупулезный анализ всех возможных факторов, в той или иной степени вызывающих деградацию изображения, а также искались способы улучшения его качества. Методы улучшения качества 30-картинки сначала изучались при помощи инструментов численного моделирования, и только потом был разработан и изготовлен прототип этого дисплея". Под снижением качества специалисты понимают в данном конкретном случае применительно к прототипу дисплея появление на изображении регулярных полос с неоднородными яркостью и цветом, а также временную потерю стереоэффекта при смещении зрителя в сторону от оптимальной точки просмотра. Так происходит из-за того, что проекционная система, состоящая из ограниченного, всегда конечного числа проекторов, неспособна создать достаточно большое, в идеале стремящееся к бесконечности, количество параллаксных, то есть отличающихся друг от друга, изображений, между которыми зритель "переключается" рывками. Частичное решение проблемы В какой-то степени эти проблемы удалось решить. Для сокращения "полосовых" шумов и устранения эффекта шва разработчиками устройства применено тонкое, прецизионное, управление яркостью и цветопередачей каждого в большой матрице проектора индивидуально. Поняв основные принципы работы устройства и научившись бороться с его недостатками, разработчики уже планируют создание еще большего по размерам экрана, а число параллаксных изображений в самое ближайшее время будет доведено до двухсот. Остановимся еще немного на аспектах качества стереоизображения применительно к проекции на большом экране. С ростом коэффициента увеличения изображения при проекции на экран становится больше и значение параллакса бесконечности. При слишком близком к плоскости экрана просмотре стереофильма возникает явление дивергенции зрительных осей за пределами фузионных возможностей человеческого зрения, так как человек не в состоянии развести глаза на величину, превышающую базисное расстояние, это физиологически невозможно. Количество ракурсов Обычный стерео 30-фильм, полученный стереопарой камер, является двухракурсным, и его просмотр возможен только с помощью специальных очков, разделяющих картинки для левого глаза и изображения — для правого. Но для "без очкового" просмотра этот вариант не годится, поэтому стереопару картинок, проще говоря, множат на 12 и более ракурсов или генерируют виртуальное изображение с помощью программ — графических 30-редакторов. Чем больше ракурсов — тем легче зрителю найти зону комфортного восприятия стереоэффекта. Идеальный случай — съемка фильма таким количеством камер, сколько ракурсов в итоге мы хотим получить. Но природу не обманешь: чем больше ракурсов в изображении, тем меньше четкость картинки. Например, изображение, сгенерированное в 16 ракурсах с суммарным разрешением 18К (эквивалентно разрешению 2К для обычного Зй-видео), имеет итоговое субъективное разрешение не более 250 твл. Поэтому увеличение числа ракурсов в N раз требует увеличения количества проекторов как минимум в N2 раза. На сегодняшний день это достаточно дорогая технология, и ожидать ее массового внедрения в ближайшее время не приходится. Голография В перспективе ближайших 3-5 лет возможна разработка технологий изготовления интегрированных проекционных матриц с количеством ракурсов около 1000. Также повысится разрешение каждого отдельно взятого проектора до 8К, и, конечно же, вычислительные мощности графических чипов, возросшие в несколько раз, будут просчитывать качественную картинку, руководствуясь более совершенными алгоритмами. Наиболее вероятные области применения этих ЗО-дисплеев — визуальная реклама в общественных местах, информационные системы, медиа дизайнерские решения. Все-таки будущее "без очкового" объемного кино за голографией. Ведь 30 — это только иллюзия, собранное в нашем мозгу мнимое трехмерное изображение, создаваемое при зрительном восприятии плоских картинок стереопар, и неважно, в очках или без оных. Голограмма же — это точная волновая оптическая копия реального объекта, которая не зависит от особенностей нашего восприятия. Голографические изображения имеют глубину и рельефность, любой объект, проецируемый с голограммы, можно разглядывать с разных ракурсов: профиль, анфас или даже тыл (то есть то, что при рассмотрении обычного 30 остается от нас скрытым). И даже больше — объемное голографическое изображение можно видеть одним глазом. Можно наблюдать один и тот же объект, но с разных ракурсов. Появляется возможность заглянуть в пространство за мячом, или, например, чуть повернув голову, заглянуть в приоткрытую дверь на экране. |
  |