Мониторы и проекторы

VR-шлемы и системы стереовидения. Часть 4

Автор: Кристофер

В этой, предпоследней, части нашего обзора по современным системам стереовидения и вывода объемного изображения мы остановимся на самых новейших разработках, некоторые из которых уже имеют практическое применение в инженерной науке и медицине.

Также мы введем понятие воксель (voxel) - элемент объемного изображения ("трехмерный пиксель"). То есть до этого мы оперировали пискелями, теперь же входит в обиход и слово воксель.

Так ли все просто?

Для начала давайте рассмотрим некоторую таблицу:


Модель Х 3D-дисплеи (стерео) Обычные дисплеи
Пиксели 768х768х198=100 миллионов 1024х768х2=2 миллиона 1600х1200=2 миллиона

Из нее видно, что для того, чтобы предоставить видео в полноценном объеме Модели Х необходимо оперировать 100 миллионами точек, тогда как в стандартных самых современных решениях мы стоим на пороге обработки лишь 1/50-й части этого объема данных.

Но, вместе с тем, Модель Х существует и продается, называется она Perspecta от производителя Actuality Systems.

Perspecta 3D


Perspecta 3D

Угол обзора изображения для дисплея Perspecta составляет 360 градусов. Внешне этот 3D-монитор настоящего напоминает спиритический шар:).

Объемное разрешение составляет 768 x 768 x 198 (100 миллионов вокселей), частота обновления кадров равна 24 Гц, встроенный графический процессор позволяет создавать изображения с цветовым разрешением от 3 до 21 бита, которые в натуральном виде воспринимаются как несколько сотен цветов.

В общую систему входят джойстик, PCI ultraSCSI card, беспроволочный калибратор и кабели. Программное обеспечение включает WebLab ViewerPro 4.0 (сейчас тестируется DS ViewerPro 5.0) и Perspecta Viewer 1.0 для просмотра VRML-объектов (VRML - Virtual Reality Modelling Language, мы о нем писали в первых частях этого материала).


Perspecta 3D

На приведенной схеме с фотографией показана суть работы объемного диплея Perspecta. Как видно, он состоит из трех основных блоков: процессор обработки графического изображения, проектор и вращающаяся система, состоящая из двигателя, системы зеркал, полупрозрачного экрана и внутреннего купола. При большой скорости вращения (а она равна 730 RPM (730 оборотов в минуту)), получается объемное изображение. На следующей схеме схема устройства рассмотрена несколько более подробно.


Perspecta 3D

Как вы понимаете, проекционная система для этой конструкции должна обладать высокими характеристиками яркости и контрастности.

Основные алгоритмы формирования и вывода объемного изображения заключены в сочетании конструктивных особенностей данной модели, алгоритмов обработки и преобразования изображений (аппаратная часть плюс программное обеспечение).

Как это удается разработчикам можно увидеть на фотографиях, взятых с их собственного сайта. Как вы сможете заметить, главной особенностью этой конструкции является то, что на Perspecta можно смотреть с любой стороны под разными углами.


Perspecta 3D
Молекула ДНК.

Perspecta 3D
Картинка в формате JPEG показанная в 2D.

Perspecta 3D
Картинка в формате JPEG показанная в 2D (вид сбоку).

Perspecta 3D
Крупинка сахара.

Perspecta 3D
Самолет, летящий над горами.

Perspecta 3D
Тазобедренная часть человека.

Perspecta 3D
Тазобедренная часть человека (вид сбоку).


Голова, изображение которой было снято на 3D-камеру и переведено в VRML.

Perspecta 3D
Голова, изображение которой было отснято на 3D-камеру и переведено в VRML (вид сбоку).

Очевидно, Perspecta может помочь в медицине, инженерной науке, военных и научных исследованиях. Не так уж плохо увидеть молекулу ДНК или крупинку материала в объеме.

Это одна из самых уникальных и интересных разработок на сегодня. На последок покажу как может выглядеть трехмерная математическая функция в объеме.


Perspecta 3D
Все математики дружно облизнулись:)

Смотри реально! SeeReal


SeeReal

Отделение Компьютерной Науки (Department of Computer Science) Дрезденского Технологического Университета (Dresden University of Technology) на протяжении достаточно большого срока времени ведет исследования в области пользовательских 3D-дисплеев.

При этом стоит отметить, что разработчики используют в своих опытах весьма интересное изобретение основанное на базе рельефных ЖК -мониторов. Вы наверняка помните из детства пластмассовые календарики, которые при изменении угла просмотра показывали разные картинки. Точно также, с помощью цилиндрических линз формируется рельефный экран ЖК-монитора, таким образом, чтобы правый глаз видел только нечетное (например) количество вертикальных полос с толщиной в один пиксель, а левый - четное. В результате мы имеем тот же "календарик", только позволяющий передавать объемное изображение на мониторе.

Недостатка у этих технологий два: двукратное уменьшение разрешающей способности экрана и позиционирование зрителя строго по центру. При этом стоит отметить, что не смотря на недостатки, в этом направлении велось много исследований разработок и от других производителей, но…

В Дрезденском Технологическом Университете была разработана более сложная модель, которая позволяла определять месторасположение головы зрителя и подстраивать объемное изображение относительно ее текущего положения. Первая модель называлась просто "The Dresden 3D Display" и над этой разработкой трудилась команда из 20 физиков, ученых и инженеров. На данный момент изобретение перекочевала под торговую марку SeeReal, название которой можно перевести как "смотри реально". Схематическое представление дрезденской разработки можно увидеть на следующей схеме.


SeeReal

Система состоит из TFT-матрицы, определителя положения головы и смещающейся светоделительной пластины. При изменении положения головы зрителя на определенный угол, пластина смещается соответственно этому изменению. В результате, изображение постоянно получается объемным и передается с минимумом искажений.


SeeReal C-nt
SeeReal C-nt

На данный момент в продаже находятся две модели SeeReal C-i (для исследований и трехмерного проектирования) и SeeReal C-s (для медицины) с разрешениями 1280х1024 пикселей, 16,7 млн цветов, контрастностью 500:1 и яркостью 250 cd/m? и диагоналями в 18,1 дюма. Помимо этого разработан прототип C-nt с увеличенными значениями некоторых технических характеристик - 1600х1200, контрастность 600:1, диагональ - 20. Также важным параметром для всех этих устройств является значение оптимальной дистанции, оно равно 55 - 75 см.

Да-а… трудно приводить иллюстрации по 3D-мониторам на двухмерных картинках:).

В завершении части

На протяжении четырех частей мы рассмотрели передовые системы объемного видеизображения, которые имеются в продаже. Пятую, завершающую часть мы посветим новым изобретениям в этой области.

Что касается некоторых выводов по данным изобретениям, то можно сказать одно - они крайне полезны и предоставляют видеоинформацию в качественном объеме. Эти изобретения дают на порядок лучшее изображение нежели обычные 3D-очки. При этом пользователю не нужно никаких вспомогательных средств для того, чтобы качественно ощутить 3D.

Также хочется отметить возвращение языка VRML как базисного для построения трехмерных моделей. Мы можем наблюдать его в таких сферах как конструирование, исследования, анимация и т.п. При этом на протяжении многих лет его считали устаревшим, но им пользуются!

Дополнительные материалы

 
 
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥