полукадров – открывать световые затворы то для левого глаза, то для правого.
Чтобы зрители не страдали от утомления зрения, смена полукадров должна происходить по меньшей мере 110 раз в секунду. Подобная система хороша тем, что может обслуживаться одним быстродействующим проектором. Но она неудобна для зрителей: им приходится использовать громоздкие очки с ЖК-затворами и электронными схемами, от которых тянутся провода к модулю управления, или, в случае беспроводного управления ИК-сигналом, снабженные батареями для питания.
Поляризационное разделение информации предполагает, что изображения для левого и правого глаза передаются светом разной (перпендикулярно ориентированной) поляризации. Картинка на экране формируется двумя одновременно работающими проекторами с соответствующими поляризаторами. Зрители для наблюдения стереоскопического изображения надевают недорогие и легкие пассивные очки с пленочными поляризаторами.
Поляризационный метод позволяет облегчить и удешевить очки, но требует применения специального экрана, сохраняющего плоскость поляризации отражаемого или проходящего луча. Недостаток технологии – необходимость держать голову прямо (если зритель наклоняет ее, возникают искажения в виде призрачных контуров).
Для снижения стоимости системы некоторые компании совмещают временн?е и поляризационное разделение информации, что позволяет использовать один проектор, но требует наличия специального оптического устройства, которое периодически поворачивает поляризацию луча. Как и в системе временн?го разделения полукадров, в этом случае частота их смены должна быть 110 Гц или выше.
Спектральное разделение информации (иногда его называют узкополосным) сегодня считается наиболее перспективным. Этот метод разделения картинок для левого и правого глаза основан на том, что человеческий глаз содержит цветовые рецепторы, регистрирующие три базовых цвета.
Строго говоря, ни мультимедийный проектор, ни компьютерный монитор, ни телевизор не воспроизводят картинку в том виде, в каком ее создает природа. Солнечный свет обладает широкой цветовой гаммой, в природе присутствуют все оттенки радуги, не говоря об ультрафиолетовом и инфракрасном излучениях. Полностью воссоздать их искусственным путем нереально. Более или менее адекватное воспроизведение цветной картинки на экране основано на том, что наши природные цветовые рецепторы (колбочки сетчатки глаза) настроены лишь на три основных цвета – красный, зеленый и синий. Все остальные оттенки мы воспринимаем как комбинации этих цветов.
Метод спектрального разделения информации для левого и правого глаза предполагает использование узкополосных интерференционных пленочных фильтров, разделяющих каждый из трех базовых цветов на два оттенка (рис. 1). Условно говоря, подобные фильтры выделяют сине-фиолетовый и сине-голубой, зелено-желтый и зелено-голубой, красно-оранжевый и красно-кумачовый цвета.
Спектральный метод позволяет передавать полукадры для левого и правого глаза одновременно, для чего требуются два проектора, оснащенные соответствующими узкополосными цветовыми фильтрами (на рис. 2 они отмечены зеленым и фиолетовым цветами). Зрители для наблюдения стереоскопического изображения надевают пассивные очки с пленочными фильтрами, выделяющими соответствующие оттенки.
Достоинства спектрального метода очевидны: можно использовать простые и легкие пассивные очки; не требуется экран, сохраняющий поляризацию лучей при их отражении или просвете; при наклоне головы не появляются фантомные изображения.
Бинокулярная стереоскопия создает на экране весьма эффектную картинку: зрителям кажется, что изображение висит в воздухе перед экраном. Четко видна пространственная структура, можно оценить взаимное расположение элементов. Находясь в разных местах аудитории (рис. 3), зрители тем не менее видят одно и то же изображение. Возможность развернуть экранный объект для показа сбоку, увеличить, приблизить и выполнить другие манипуляции реализуется программными средствами в пакете визуализации.
Для показа стереокартинки используемые программные пакеты должны быть совместимы со стандартом Open GL, тогда трехмерное изображение можно сформировать с помощью дополнительной внешней утилиты. Встречаются и встроенные программные средства – бинокулярный механизм в виде двух работающих одновременно и разнесенных в пространстве виртуальных камер. К сожалению, далеко не все пакеты трехмерного моделирования приспособлены к работе в стереорежиме.
Переходя от проекторов к традиционным дисплеям, отметим, что они тоже позволяют применять уже описанные выше методы цветового и временн?го разделения информации. Однако, понимая, что очки для зрителей неудобны, особенно в случае установки информационных дисплеев в общественных местах, компании направили свои усилия на разработку технологий, обеспечивающих отображение разных картинок под разными ракурсами. Такой подход позволяет просматривать объемную картинку без очков.
В основе самых простых стереоскопических дисплеев лежит метод параллаксного барьера. Если перед ЖК-экраном разместить вертикальную сетку из чередующихся прозрачных и непрозрачных полос с шагом в два пиксела, можно подобрать ее параметры так, чтобы левый глаз видел картинку, образуемую четными столбцами пикселов, а правый – нечетными. Метод параллаксного барьера настолько прост, что его можно использовать в домашних условиях, распечатав сетку на прозрачной пленке.
К недостаткам метода параллаксного барьера относятся: снижение вдвое яркости и горизонтального разрешения, зависимость качества изображения от положения зрителя перед экраном и возникновение нескольких плоскостей разделения картинок для левого и правого глаза. Из-за последней особенности при некоторых положениях головы зрителю в левый глаз попадает изображение для правого глаза и наоборот, в результате чего возникает довольно неприятный эффект. В попытках скомпенсировать недостатки компании идут на множество ухищрений, среди которых системы слежения за положением головы пользователя, линзовые растры (перед поверхностью ЖК-матрицы расположен массив полуцилиндрических «ленточных» линз) и параллаксное освещение матрицы набором тонких вертикальных источников света.
Качество изображения и сила 3D-эффекта в подобных дисплеях в некоторой степени зависят от ракурса, под которым зритель смотрит на экран. Зрители отмечают, что пространственная глубина изображения на 3D-панелях меньше, чем на стереоскопических проекторных системах, где наблюдателю может казаться, что объект на метр – полтора выступает из экрана. Здесь чаще возникает ощущение, что картинка располагается за экраном, а не перед ним.
Дальше всех в совершенствовании метода параллаксного барьера продвинулась, пожалуй, компания Philips 3D Solutions. Она выпускает целое семейство плоских панелей с фирменной технологией WOWvx 3D, в которых линзовый растр расположен наклонно по отношению к пиксельным столбцам (рис. 4). Такая конструкция создает множественные ракурсы для наблюдения стереоскопического эффекта, поэтому практически из любой точке зритель воспринимает объемную картину. На сегодня Philips предлагает модели 3D-дисплеев с диагоналями 20, 22, 42 и 52 дюйма, которые для стереоскопического отображения помимо обычной двухмерной картинки требуют информацию о глубине каждого ее пиксела. 52-дюйм модель оснащена матрицей с разрешением Full HD (1920?1080). Дисплей позволяет в любой момент перейти в режим обычного (двумерного) отображения. Отдельные 3D-панели Philips можно объединять в видеостены, скажем, размером 2?2 или 3?3, кратно увеличивая диагональ и разрешение экрана (рис. 5).
