3. Стереоочки: виды устройств, принципы действия.

Ана́глиф (от греч. anáglyphos — рельефный) — метод получения стереоэффекта для стереопары обычных изображений при помощи цветового кодирования изображений, предназначенных для левого и правого глаза. Для получения эффекта необходимо использовать специальные (анаглифи́ческие) очки, в которых вместо диоптрийных стёкол вставлены специальные светофильтры, как правило, для левого глаза — красный, для правого — голубой или синий. Стереоизображение представляет собой комбинацию изображений стереопары, в которой в красном канале изображена картина для левого глаза (правый её не видит из-за светофильтра), a в синем (или синем и зелёном — для голубого светофильтра) — для правого. То есть каждый глаз воспринимает изображение, окрашенное в противоположный цвет.

Основным недостатком метода анаглифов является неполная цветопередача. Формируемое объёмное изображение благодаря эффекту бинокулярного смешения цветов воспринимается однотонным или (при определённом соотношении яркостей) ахроматическим. Адаптация наблюдателя к специфическим условиям восприятия происходит достаточно быстро. Однако после не столь долгого (около 15 мин) пребывания в анаглифических очках у наблюдателя на продолжительное (порядка получаса) время снижается цветовая чувствительность и возникает ощущение дискомфорта от восприятия обычного (не красно-голубого) мира.

_______________

Стереоочки — это наиболее доступное устройство, позволяющее увидеть трехмерное изображение. Вкратце поясним принцип их действия. Известно, что трехмерный мир воспринимается нами именно трехмерным за счет того, что мы смотрим на него одновременно левым и правым глазом. Существующее между глазами расстояние делает картинку, воспринимаемую одним глазом, отличной от того, что видит другой. Сопоставляя разницу этих изображений, наш мозг определяет расстояние до объектов. Описываемые технические решения получения объемного изображения как раз и заключаются в представлении разных «картинок» для каждого глаза. Суть устройства состоит в том, что между изображением на экране и каждым глазом ставится фильтр, который и формирует иллюзию объема (рис. 2). Обычно изображения передаются попеременно для левого и правого глаза (очки затворного типа) либо для каждого глаза осуществляется своя фильтрация цвета.

Наибольшее распространение получили очки затворного (поляризационного) типа. Очки, построенные по этому принципу, имеют перед каждым глазом затворную жидкокристаллическую линзу (рис. 3).

Левая линза закрывается, когда на экране появляется изображение для правого глаза, и наоборот. Когда частота смены изображения для левого и правого глаза превышает 60 Гц, человеческий мозг воспринимает изображение как объемную непрерывную картину.

Поляризационные очки могут работать с ПК практически любой конфигурации и не требуют наличия специальных аппаратных ресурсов. Естественно, потребуется специальный контент, в котором заложен стереоэффект. Подобные продукты представлены на рынке, и в первую очередь это, конечно, игры. Из западных компаний, производящих игры со стереоизображением, можно назвать такие, как Nova Logic (Armored Fist II , Comanche III, F-22 Lightning) и Interplay (Shattered Steel, Slip Stream 5000, Descent). Из отечественных игр с объемной кодировкой, которые мне доводилось видеть, могу назвать игры Олега Медокса из одноименной компании Maddox Games1. На рынке существует и программное обеспечение для создания 3D-контента.

Стереоочки выпускают многие компании, наиболее известные из них — Stereo Graphics, VR Surfer, Another World. На нашем CD-ROM вы сможете ознакомиться и с другими компаниями. Технология стереовидения достаточно доступна, цена стереоочков находится в пределах от 70 до 300 долл. Многие производители графических процессоров и акселераторов уже начали интегрировать в свои устройства средства поддержки стереовидения. Так что вскоре, вероятно, технология получит более широкое распространение. Кроме развлекательной сферы, системы стереовидения применяются в медицине, образовании, архитектуре, дизайне и многих других профессиональных приложениях.

4. Хэд-сет-мониторы: принципы формирования изображения.

В принципе, привычное название «виртуальные шлемы» не лучшим образом отражает суть всех тех устройств, о которых пойдет речь ниже. Дело в том, что первые виртуальные шлемы, в которых, в отличие от стереочков, изображение на каждый глаз поступает от своего монитора, были весьма громоздкими и вполне понятно почему — микродисплеи были огромных размеров и удержать их мог только массивный шлем. Звук поступал от наушников, вмонтированных в него. Однако по мере того как микромониторы и наушники становятся все более компактными, шлемы становятся все более легкими и похожими на очки. Дошло до того, что микромониторы могут монтироваться в обычные очки. Называть подобное устройство виртуальным шлемом, которое крепится на очки, не совсем корректно. Поэтому в дальнейшем будем пользоваться термином «хэд-сет-монитор» (от Head Set Monitor) или аббревиатурой HMD (от Head Mounted Display²) , которые лучше отражают суть данных устройств. При этом не следует путать LCD HMD и LCD-Glasses. LCD HMD — это устройства с индивидуальными LCD-мониторами определенного разрешения, в то время как LCD-Glasses — это стереоочки, и здесь под LCD подразумевается жидкокристаллический затвор, который не генерирует изображения, а наоборот, в определенные моменты времени блокирует его.

Основное отличие состоит в том, что в очки изображение поступает от другого устройства, например от монитора компьютера, который может иметь любое разрешение, не связанное с конструкцией очков.

Путаница возникает еще и из-за того, что некоторые модели HMD имеют сбивающие с толку названия, например I-Glasses.

HMD — это обычно более дорогое и более совершенное устройство, поскольку оно само генерирует изображение. Когда изображение поступает на каждый глаз от своего монитора, создать трехмерное изображение несложно, для этого нужно посылать на каждый глаз свой сигнал. А главное, снабдив HMD таким устройством как хэд-трекер, можно синхронизировать обзор виртуальной сцены с положением головы. Итак, рассмотрим модели HMD, доступные сегодня на рынке.

5. 3d-мониторы: принцип мультиплексирования по направлению.

Стереодисплей — название для устройства визуального отображения информации (дисплея), позволяющего создавать у зрителя иллюзию наличия реального объёма у демонстрируемых объектов и иллюзию частичного либо полного погружения в сцену, за счёт стереоскопического эффекта.

Стереоскопия всего лишь один из способов формирования объёмного изображения, так что не совсем правильно отождествлять понятия «стереодисплей» и «трёхмерный дисплей». Стереодисплей является трёхмерным дисплеем, но не всякий трёхмерный дисплей является стереоскопическим (само определение «трёхмерный» в отношении средств вывода графической информации связано с употреблением СМИ термина «3D» в отношении как стереоскопических технологий, так и (псевдо)трёхмерной (объёмной) компьютерной графики, несмотря на различие сути терминов «объёмность» и «стереоскопичность»).

Виды:

• Стереоскопические 3D-дисплеи формируют отдельные изображения для каждого глаза. Такой принцип используется в стереоскопах, известных ещё с начала XIX века.

• Автостереоскопические 3D-дисплеи воспроизводят трёхмерное изображение без каких-либо дополнительных аксессуаров для глаз или головы (таких как стереоочки или шлемы виртуальной реальности).

• Голографические 3D-дисплеи имитируют пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.

• Объёмные дисплеи используют различные физические механизмы для показа светящихся точек в пределах некоторого объёма.