3D-телевидение

Раньше виртуальные перчатки использовались в основном для научных исследований в области альтернативных интерфейсов или для ввода данных в неблагоприятных условиях,

3D-телевидение

Информация

Компьютеры, программирование

Другие материалы по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией
и), кг 20,5

3. 3D-очки

 

D-очки - устройства, благодаря которым создается иллюзия объемности стереоизображения, воспроизводимого на экране телевизора или монитора. Если говорить конкретнее, то стереоочки, как правило, разбивают стереопару на два изображения, каждое из которых видимо только для одного глаза. Благодаря бинокулярности человеческого зрения, а в случае с активными очками и эффекту инерции зрения, возникает весьма достоверное ощущение объемности изображения.

На рынке представлено немало разновидностей 3D-очков, но, в сущности, они делятся на два класса: пассивные и активные.

Пассивные очки с цветными светофильтрами (рис.14) используются в анаглифном методе, а с поляризационными стеклами (рис.15) - в поляризационном. Как уже говорилось, оба этих метода имеют ограниченное применение.

 

Рис. 14

 

Рис. 15

Под активными подразумеваются "затворные очки" (shutter glasses - рис.16), в которых жидкокристаллические заслонки поочередно (с частотой порядка 60 Гц) закрывают правый и левый глаз (рис.17), в то время как телевизор или монитор, с которым они синхронизированы, поочередно демонстрирует кадры для правого и левого глаза (совокупная частота развертки составляет 120 Гц). В каждый момент времени человек видит одним глазом одну половину стереоизображения, однако, поскольку кадры сменяются очень быстро, в силу инерционности зрения возникает ощущение цельности картинки. Главная проблема - потеря воспринимаемой зрителем яркости, и производителям современных 3D-телевизоров и мониторов приходится учитывать это обстоятельство. Естественный недостаток затворного метода - повышенная усталость глаз вследствие низкой частоты.

 

Рис. 16

 

Рис. 17

 

Затворным очкам нужно автономное питание и беспроводной приемник синхронизирующего сигнала (сигнал обычно передается по инфракрасному лучу, хотя есть модели и с радиосинхронизацией). Именно на такие 3D-очки делают ставки практически все производители 3D-электроники для дома.

Для управления любыми затворными очками необходим контроллер. За время существования очков было выпущено множество контроллеров разнообразного исполнения (встроенных в видеокарту, в виде переходников между видеокартой и монитором, с внешним управлением и пр.).

Когда затворный метод впервые появился на рынке, он был предназначен для мониторов и телевизоров на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Эти "динозавры" как нельзя лучше подходили для затворной технологии. В ЭЛТ-мониторе изображение рисуется каждый раз заново, а предыдущее "исчезает" с очень малой задержкой, т.е. между кадрами возникает небольшое время черного экрана, и основной целью повышения частоты обновления ЭЛТ-мониторов была комфортность просмотра (превышение порога инерционности глаза, чтобы изображение не мерцало вследствие его постоянного затухания).

На смену ЭЛТ-мониторам пришли жидкокристаллические (ЖК). Эти тоненькие и легкие мониторы быстро завоевали рынок, как только их цена стала меньше ЭЛТ-аналогов. В ЖК-мониторе изображение постоянно отображается, поэтому для них стандартом частоты обновления была выбрана частота 60 Гц. Нет мерцания - нет проблем и нет необходимости более высокой частоты, решили производители тогда. Но если смотреть затворное стерео с частотой 60 Гц, то на каждый глаз мы получим всего 30 Гц, что чрезвычайно мало!

Однако низкая частота обновления кадров вовсе не единственная проблема ЖК-мониторов. Хотя этот монитор не мерцает в принципе, а обновление кадров происходит попик-сельно (при поступлении сигнала цвет пикселя меняется на новый), оказывается, что время смены одного цвета на другой, во-первых, достаточно велико, а, во-вторых, зависит от цветового перехода (от текущего цвета к новому). Таким образом, если обычный контроллер затворных очков подключить к обычному ЖК-монитору, то вместо полного ракурса для каждого глаза мы увидим полную "кашу" от разных ракурсов!

С развитием технологий скорость переключения пикселей была значительно повышена, но время реакции, аналогичное ЭЛТ-мониторам, до сих пор недостижимо. Решение проблемы "медленных пикселей" было найдено весьма простое: "умный" контроллер теперь закрывает шторки очков не синхронно (левая/правая), а с задержками открывания. По сути, шторки очков теперь большую часть времени закрыты. Такой прием дает некоторую "передышку" медленным пикселям, давая им возможность переключиться на новый цвет.

Поскольку 60 Гц пополам (30 Гц) мало даже для полноценного затворного стерео с ЭЛТ-монитором, необходимы новые мониторы с большей частотой. И такие мониторы выпущены: так называемые "стерео-совместимые" 120-герцовые ЖК-мониторы.

Конечно, уменьшенное время открывания шторок не прошло бесследно: утомляемость глаз по-прежнему высока и, в общем-то, больше, чем на хорошем ЭЛТ-мониторе со старым контроллером. Кроме того, используемые приемы позволяют лишь частично решить проблемы медленных пикселей. При недостаточной калибровке задержек или отклонений в конкретном экземпляре монитора часть пикселей не будет успевать переключить цвет, и возникнет "гхостинг" (взаимопроникновение ракурсов).

4. Средства "виртуальной реальности"

 

На протяжении человеческой истории постоянно существовала мечта об альтернативной реальности, в которую можно как-то попасть. С развитием вычислительной техники появились так называемые "виртуальные реальности". В качестве виртуальной реальности выступает максимально приближенная к реальности графика в совокупности со всевозможными средствами ее визуализации: костюмами, шлемами и прочими аксессуарами. Все они так или иначе воздействуют на органы чувств человека с целью максимального приближения его ощущений к реальным. Человек должен ощущать себя как бы внутри компьютерного мира.

По мере развития и совершенствования компьютерных систем становится' все труднее отделять друг от друга "синтетическое" и "натуральное", например, трехмерные компьютерные персонажи "играют" в кино наравне с реальными. Виртуальная реальность получила широкое распространение в компьютерных играх, распределенных конференциях, телемедицине и т.п. Для взаимодействия с системами виртуальной реальности необходимы средства ввода и вывода информации.

В настоящее время средства вывода воздействуют в основном на глаза и уши человека. Человеческому мозгу для создания объемного представления об окружающей его пространственной среде требуются два ракурса для двух глаз (левый и правый). Информация, получаемая обоими глазами, обрабатывается мозгом и сливается в одно трехмерное изображение. Существует несколько способов подать информацию нашему мозгу так, чтобы он воспринимал обычную плоскую картинку (на экране монитора) как трехмерную. Например, пространственное изображение можно создать игрой света и теней или особым расположением элементов сцены. Но в телевидении и в компьютерных устройствах обычно используется иной принцип. Достаточно просто показать каждому глазу специальным образом подготовленное именно для него изображение. Мозг анализирует полученную информацию и "обманывается", создавая у человека впечатление объемности увиденного.

Одним из таких средств визуализации является виртуальный шлем (рис.18).

Этот тип устройств уже довольно распространен. VR-шлемы относят к классу HDM (Head Mounted Display), т.е. устройства, одеваемые на голову.

 

Рис. 18

 

В них применяется двухэкранный способ формирования изображения, т.е. для каждого глаза в шлем встроен отдельный дисплей (рис.19). При этом каждый глаз видит только свой кадр стереопары. Различного рода ошибки практически исключены, что усиливает эффект погружения в виртуальный мир. Первые виртуальные шлемы появились в 1996 г. Конечно, они были несовершенны с точки зрения гигиены и качества. Позднее появились улучшенные модификации. Они были снабжены жидкокристаллическими дисплеями.

Рис. 19

 

В шлемах виртуальной реальности применяется технология Virtual Orientation System - система виртуальной ориентации. Эта система отслеживает движения головы человека при помощи специальных датчиков, которые либо встроены в шлем, либо прикрепляются к голове отдельно и, в соответствии с их данными, корректирует изображение на ЖК-дисплеях. Именно благодаря наличию этой технологии шлем является не просто устройством отображения трехмерных изображений, а создает эффект полного присутствия в виртуальном мире. Кроме того, в любой шлем встраиваются наушники, которые воспроизводят объемный звук.

Одним из пионеров данной области стала компания IIS (Interactive Imaging Systems). Ее первый продукт (шлем виртуальной реальности VFX1) вышел на рынок более 5 лет назад и, хотя не получил большого распространения, но, тем не менее, стал значимой вехой развития бытовых устройств виртуальной реальности. До этого область виртуальных технологий являлась в основном прерогативой военных. Там уже давно существуют и успешно используются варианты шлемов виртуальной реальности для пилотов вертолетов и некоторых военных тренажеров.

Результатом эволюции шлема VFX1 является VFX3D (рис.20).

Основные характеристики VFX3D

Два ЖКД с диагональю, " 0,7 (17,78 мм)

Разрешение каждого, пикселей 360000

Цвет, бит 16

Угол обзора, град. 35

Фиксированный фокус, м 3,63

Система ориентации (VOS) 3 сенсора:

поворот головы вправо/влево (Yaw), град. 360

чувствительность, град. ±0,1 (12 бит)

наклон головы вверх/вниз (Pitch), град. ±70

чувствительность, град. ±0,1 (12 бит)

наклон головы вправо/влево (Roll), град. ±7

Похожие работы

<< < 1 2 3 4 5 6 > >>