Новий дисплей коректно показує стереозображення майже-що з будь-якого ракурсу (ілюстрація Camera Culture / MIT Media Lab).
Новинка називається HR3D. Це розвиток екранів з параллаксним бар'єром (зазвичай - набором вертикальних прорізів в масці), який прикриває від правого і лівого ока пікселі, призначені відповідно для лівого і правого ока.
У класичному варіанті, якщо ви хочете підвищити якість зображення, вам потрібно збільшити число одночасно виведених параллаксного кадрів і ущільнити параллаксний бар'єр. Це знижує кількість світла, що проходить через нього. Яскравість падає, і вам залишається тільки піднімати потужність фонового підсвічування, що, наприклад, швидко садить батарею мобільного пристрою.
І ще в такій схемі 3D-ефект працює тільки при нормальному розташуванні екрана. Поверніть його на 90 градусів, і все стереопари розсиплються. Значить, якщо ми мріємо забезпечити роботу екрану при будь-якому положенні, доведеться вводити і другий набір палаллаксних щілин, перпендикулярно першому. Фактично ми отримуємо маску з безліччю крихітних дірочок, через які до глядача мало що доходить.
Жорсткий параллаксний бар'єр, який працює в двох напрямках (зліва), і зображення, що виводиться екраном без бар'єру (праворуч). Набір отворів дозволяє кожному оку бачити тільки потрібні пікселі. Ця схема забезпечує 3D-ефект в деяких сучасних автостереоскопічних дисплеях, але розплата за такий прийом - великі втрати світла (ілюстрація Camera Culture / MIT Media Lab).
Важливо підкреслити, що така маска залишається фіксованою для будь-якого зображення. Звідси негативний результат: яскравість падає катастрофічно, стереоскопічний ефект - нестійкий, достовірність передачі зображення - низька.
Вихід зі скрутного становища виявився радикальним - параллаксний бар'єр сам повинен стати рідкокристалічним екраном. І працювати він повинен на просвіт, та ще в реальному часі підлаштовуватися під зображення, що видається основним (нижнім) екраном.
Так замість горизонтальних або вертикальних щілин ми створюємо армію довільно перемикаються затворів-точок, що показують нам потрібні пікселі з нижнього дисплея, незалежно від того, з якого боку ми на нього дивимося.
Загальний принцип HR3D. Жовтим кольором показана підсвічування. Далі йдуть дві накладені один на одного ЖК-матриці, що формують унікальний потік для кожного з очей глядача (ілюстрація Camera Culture / MIT Media Lab).
Саме його створили фахівці з Массачусетського технологічного інституту. Вони розвернули два серійних ЖК-екрану, видалили з матриць непотрібні в проекті поляризаційні фільтри і додаткові покриття, а потім зібрали з двох екранів експериментальний прототип дисплея HR3D.
Щоб витягти ЖК-матрицю з серійного дисплея і підготувати її для включення до складу HR3D (справа внизу), винахідникам потрібні були викрутка, ластик і ацетон (для видалення клею) (фотографії Camera Culture / MIT Media Lab).
Очевидно, головна його родзинка - зовсім не «залізо», а софт. Для кожного кадру вихідного об'ємного контенту необхідно створити два доповнюють один одного зображення, які при накладенні створять ілюзію об'єму. Нижня картинка тут є свого роду зашифрованою основою, а верхня дешифратором.
Відмінність нового методу виведення 3D-контента (внизу) від колишнього (вгорі). Вихідний контент (1), тобто комп'ютерна графіка або зйомка 3D-камерою, перетворюється в інтегроване світлове поле (2), наприклад набір картинок 3 х 3, показують предмет з різних точок зору. Потім відбувається обчислення виведеного дисплеєм зображення (3). У старому варіанті це майстерне перемішування пікселів від декількох картинок в єдиному кадрі (4), до якого додається статичний параллаксний бар'єр (5), а в новому - формування набору з розділених в часі пар «маска - кадр» (6 і 7). Далі кадри виводяться на задній ЖК-екран (8), який в старому методі - єдиний. Ці кадри зверху прикриваються фіксованою маскою (9) в колишньому способі або другий ЖК-матрицею (10) - у новому. В обох випадках досягається сприйняття тривимірного образу (11) (ілюстрація Camera Culture / MIT Media Lab).
Побудова таких пар вимагає величезного обсягу обчислень. Щоб на виході двох складаються потоків отримати бажане світлове поле, доводиться вводити поняття «ранг світлового поля», займатися факторизації невід'ємних матриць і іншими зубодробильними речами. Читачам же, далеким від математики, досить дізнатися, що обрахування одного кадру для виведення за системою HR3D займає до 20 хвилин машинного часу.
Зрозуміло, глядач так довго не чекає. Мова йде про попереднє перекладі 3D-контента в формат, який розуміється новим дисплеєм. При цьому заради поєднання прийнятною чіткості і точності ліній з яскравістю і контрастністю в системі HR3D доводиться кожен кадр ще і дробити на кілька простіших субкадрах, виведених послідовно з високою частотою (благо вихідні ЖК-матриці, задіяні в експерименті, фізично здатні видавати 120 кадрів в секунду).
Програма, обробна первинне зображення, вирішує завдання оптимізації. Вона підбирає пари картинок для верхнього і нижнього ЖК-шару так, щоб і якість сумарного зображення було гарним, і щоб мелькання кадрів було не дуже помітним.
З дисплеєм, в якому за розділення двох частин стереопари відповідає жорсткий параллаксний бар'єр, такий трюк не пройде. Але ж результат вартий зусиль: при однаковій потужності задній підсвічування HR3D-екран може бути втричі яскравіше попередників. Значить, рівень його підсвічування можна знизити, а витрата енергії - скоротити. Для мобільних пристроїв це дуже важливо.
Новий дисплей вчені побудували просто - прикрутивши одну рідкокристалічну матрицю поверх іншої (фото Camera Culture / MIT Media Lab).
У зв'язку з «енергетикою» потрібно згадати про інший варіант поділу картинок для правого і лівого ока - лентікулярних лінзах. Світло вони практично не затримують. Але, будучи приклеєними до екрану, вони не можуть бути виключеними, на відміну від верхньої ЖК-матриці. Тому з другої пристрій легко переводити в 2D-режим зі збереженням високої якості картинки.
Додайте до цього набору достоїнств повний паралакс при зміщенні глядача в будь-якому напрямку від центру екрану, і вам здасться, що HR3D - ідеальна заміна існуючих дисплеям. Але на ділі новинку хвалити поки можна лише авансом.
Адже в разі використання такого дисплея в мобільній електроніці мало не всю енергію, заощаджену на підсвічуванні екрану, доведеться віддати процесору. Він буде завантажений по саме горло обробкою стереокадров. І це серйозний бар'єр на шляху впровадження адаптується параллаксного бар'єру.
Прототип дисплея і його творці (зліва направо) Рамеш Раскар (Ramesh Raskar), Дуглас Ланман (Douglas Lanman) і Меттью Хірш (Matthew Hirsch) (фото Matthew Hirsch).
Винахідники технології бачать два шляхи вирішення проблеми. Або з часом вдасться оптимізувати і спростити математичний алгоритм перерахунку картинок, або для таких екранів потрібно створити спеціалізовані процесори. Вони будуть націлені строго на обчислення об'ємних кадрів за новою системою і справлятися з таким завданням повинні набагато швидше процесорів «загального призначення», та ще й з меншими енерговитратами.
черговий привід для боротьби виробників процесорів :)
«Адже в разі використання такого дисплея в мобільній електроніці, мало не всю енергію, заощаджену на підсвічуванні екрану, доведеться віддати процесору. Він буде завантажений по саме горло обробкою стереокадров. І це серйозний бар'єр на шляху впровадження адаптується параллаксного бар'єру. »
Теж мені проблема, враховуючи, з якою швидкістю розвиваються процесори, проблема цієї технології в відсутності контенту, довго доведеться пробиватися на ринок.
«Читачам же, далеким від математики, досить дізнатися, що обрахування одного кадру для виведення за системою HR3D займає до 20 хвилин машинного часу.»
треба думати, що мова йшла про сучасну настільної системі, а не про мобільник. Так що проблема має місце бути.
Особисто мені не зрозуміло навіщо мені в мобільнику стереоскопічний екран.
Зараз не потрібен, як раніше не потрібен був кольоровий. Через кілька років - потрібен, не потрібен, а буде;)
Потім він стане гнучким, сенсорним, зі зворотним тактильним зв'язком тощо. Тощо.
І кожен раз на порозі такого впровадження будуть говорити - «а навіщо це в мобіле?»
Як казав Шурик: «Треба, Федя, надо. »
3Д контенту все більше і більше
Чудова ідея! Прогрес на місці не стоїть :) А питання з швидкодією досить просто вирішується. Створити спеціалізований DSP в наш час проблему не складе
якщо я правильно зрозумів суть ідеї (не впевнений), то для оптимізації обчислень є як мінімум два основних шляхи:
1. начебто кількість обчислень пропорційно кількості елементів прямихобратних матриць - тобто пікселів. тому знизивши число пікселів до рівня мобільника можна вирішити проблему з навантаженням.
2. для великих екранів розбивати зображення на дрібні квадратики з однаковою «висотою об'ємності по краю» і обраховувати для них, а не для цілого зображення
Студентики придумали ну повну нісенітницю.
Форумчани радісно тріумфують з приводу цієї новини, так як вони вирішили, що пявалась якась нова система створення голографічного зображення, тільки краще. Система набагато гірше і набагато дорожче, ніж старі.
Це гарне і закономірний розвиток дисплеїв, заснованих на параллаксним бар'єром. У промисловому масштабі воно буде набагато краще і дешевше, ніж в експериментальному зразку.
Ваше оману цілком і повністю засноване на тому, що ви не спромоглися зрозуміти принцип дії і алгоритм побудови картинок. З обговорюваної статті цього зрозуміти неможливо.
Можна просте запитання: я хочу здійснити зовсім просту штуку - щоб мій ліве око бачив синю точку, а праве око - зелену точку. Скільки пікселів на LCD-матриці потрібно? Класичний 3D-диплом требудет один піксель, підвищеної частоти. Класичний параллаксний дисплей - два пікселя. Дисплей на лентікулярних лінзах - два пікселя. Обговорюване «винахід» вимагає або 18, або 32 пікселя, в залежності від варіанту.
Щоб винахід мало хоч якийсь сенс, це повинно бути якесь гранично незвичайна задача. Я на знаю такого завдання. Це не фільм, це не телевізор, не кіно. Комп'ютерна гра не підходить, так як недостатня швидкість обробки кадрів. Кадр з фільму не може бути потрібно повертати на 90 градусів - нічого не зрозуміло буде.
Зроду мені не приходило в голову повернути телевізор набік, дивитися так - боком - фільм, і ще платити вдесятеро більше за телевізор, який здатний зберегти 3D-ефект при подібному повороті.
Безсумнівно, винахід представляє певну цінність для девятіглазих істот, якщо вони можуть забезпечити точне і правильне відстань між своїми очима. Наприклад, якщо у цих істот очі на гнучких щупальцях.
Вадим Сущенко прав. Ця технологія дуже перспективна для відображення вже відрендерене або знятого (причому не на самому мобільнику!) 3D-контента. Для ігор же це зовсім не підходить, тому що там рендеринг здійснюється постійно, та ще й бажано з непоганою частотою - хоча б 25 кадрів / сек.