Кіріспе
Арнайы бас киім немесе көзілдірік қолданбастан стереоскопиялық бейнелерді көрсету әдісі. Автостероскопия – бұл стереоскопиялық бейнелерді (3D тереңдігінің бинокльдік қабылдауын қамтамасыз ету) көрерменге ешқандай бас киім, көзілдірік, көруге әсер ететін нәрсе немесе көзге арналған қандай да бір құралсыз көрсету әдісі. Бас киім қажет болмағандықтан, бұл технология "көздіксіз 3D" немесе "көздіксіз 3D" деп те аталады. Қозғалыс параллаксын және кеңірек көру бұрыштарын қамтамасыз ету үшін қазіргі уақытта екі негізгі тәсіл қолданылады: көзді қадағалау және бірнеше көріністер, осылайша дисплейге көрерменнің көзі қайда орналасқандығын анықтау қажеттілігі тумайды. Автостероскопиялық дисплейлер технологиясының мысалдарына линзалық линзалар, параллакс тосқауылы және интегралды бейнелеу жатады, бірақ олар көлемдік дисплейлерді немесе голографиялық дисплейлерді қамтымайды.
Autostereoscopy is any method of displaying stereoscopic images (adding binocular perception of 3D depth) without the use of special headgear, glasses, something that affects vision, or anything for eyes on the part of the viewer. Because headgear is not required, it is also called "glasses free 3D" or "glassesless 3D". There are two broad approaches currently used to accommodate motion parallax and wider viewing angles: eye tracking, and multiple views so that the display does not need to sense where the viewer's eyes are located. Examples of autostereoscopic displays technology include lenticular lens, parallax barrier, and may include Integral imaging, but notably do not include volumetric display or holographic displays.
Технология
Көптеген ұйымдар автостереоскопиялық 3D дисплейлерді әзірледі, олар университеттердегі тәжірибелік дисплейлерден бастап коммерциялық өнімдерге дейін, және әртүрлі технологияларды қолданады. Автостереоскопиялық жалпақ панельді видео дисплейлерді линзалар арқылы жасау әдісін негізінен 1985 жылы Берлиндегі Генрих Герц институтында (HHI) Рейнхард Борнер әзірледі. Бір көрерменге арналған дисплейлердің прототиптері 1990 жылдары Sega AM3 (Floating Image System) және HHI ұсынды. Қазіргі уақытта бұл технологияны негізінен еуропалық және жапондық компаниялар дамытуда. HHI әзірлеген ең танымал 3D дисплейлердің бірі – Free2C, ол өте жоғары ажыратымдылыққа және көзді қадағалау жүйесі мен линзалардың тегіс механикалық реттелуі арқылы қол жеткізілген өте жақсы ыңғайлылыққа ие дисплей болды. Көзді қадағалау жүйесі көрсетілетін көріністердің санын екіге дейін шектеу үшін немесе стереоскопиялық «тәтті нүктені» кеңейту үшін түрлі жүйелерде қолданылды. Алайда, бұл дисплейді бір көрерменге ғана шектейтіндіктен, ол тұтынушылық өнімдер үшін жиі қолданылмайды. Қазіргі уақытта көптеген жалпақ панельді дисплейлер бірнеше қарау аймақтарына бейнелерді қайта бағыттайтын линзикулярлы линзаларды немесе параллакс кедергілерін қолданады; бірақ, мұндай манипуляциялар кескіннің ажыратымдылығын төмендетуді талап етеді. Көрмеге кірген адамның басы белгілі бір күйде болғанда, әр көзбен басқа сурет көрінеді, бұл 3D иллюзиясын шынайы сезіндіреді. Мұндай дисплейлерде бірнеше қарау аймақтары болуы мүмкін, соның арқасында бірнеше пайдаланушы бір уақытта кескінді көре алады, бірақ олар стереоскопиялық емес немесе псевдоскопиялық суретті ғана көруге болатын «өлген» аймақтарды да көрсетуі мүмкін.
Параллакс кедергісі
Параллакс кедергісі – сурет көзінің алдына орналастырылатын құрылғы, мысалы, сұйық кристалды дисплей, 3D көзілдірік киместен стереоскопиялық немесе мультископиялық суретті көрсетуге мүмкіндік береді. Параллакс кедергісінің принципін тәуелсіз түрде Огюст Бертье ойлап тапқан, ол бірінші болып жариялаған, бірақ ешқандай практикалық нәтиже бермеген, ал Фредерик Ивс 1901 жылы алғашқы белгілі функционалды автостереоскопиялық суретті жасап көрсеткен. Шамамен екі жылдан кейін Ивс жаңалық ретінде суреттерді сатуды бастады, бұл алғашқы коммерциялық қолданыс болды. 2000 жылдардың басында Sharp компаниясы осы ескі технологияны электрондық жазық панельді коммерцияландыру үшін пайдаланды және қысқа мерзімге әлемдегі жалғыз 3D LCD экраны бар екі ноутбукты сатты. Бұл дисплейлер енді Sharp компаниясынан қолжетімді емес, бірақ басқа компаниялар оларды әлі де өндіріп, жақсартуда. Сондай-ақ, Hitachi компаниясы KDDI арқылы жапон нарығына алғашқы 3D ұялы телефонын шығарды. 2009 жылы Fujifilm FinePix Real 3D W1 цифрлық камерасын шығарды, онда автостереоскопиялық LCD экраны орнатылған. Nintendo 3DS видео ойын консолінің отбасы 3D бейнелеу үшін параллакс кедергісін пайдаланады; New Nintendo 3DS нұсқасында бұл көзді қадағалау жүйесімен біріктірілген.
Интегралды фотосурет және линзикулярлық матрицалар
Интегралды фотосурет принципі, 3D-бейне түсіру үшін көптеген кішкентай линзалардың екі өлшемді (X–Y) массивін пайдаланады, және ол 1908 жылы Габриэль Липманмен енгізілді. Интегралды фотосурет объектілер мен көріністерді нақты өлшемде, толық параллакс және перспективалық өзгеріспен, тіпті бейімделу тереңдігімен қайта жасайтын автостереоскопиялық дисплейлерді жасауға қабілетті, бірақ осы әлеуеттің толыққанды іске асырылуы үшін өте көп санда, өте кішкентай, жоғары сапалы оптикалық жүйелер және өте жоғары өткізу қабілеті қажет. Қазірге дейін тек салыстырмалы түрде қарапайым фото және бейне нұсқалары ғана жасалған. Бір өлшемді цилиндрлі линзалар массивін 1912 жылы Уолтер Гесс патенттеді. Қарапайым параллакс кедергісіндегі сызықтар мен аралықтарды ұсақ цилиндрлі линзалармен алмастыру арқылы Гесс, жарық жоғалтудан сақтады, бұл жарықпен қарағанда суреттердің күңгірттелуіне және қағазға басылған нұсқалардың тым қараңғы болуына себеп болатын. Қосымша пайдасы – бақылаушының орны шектеулі, себебі линзаларды алмастыру геометриялық тұрғыдан қарапайым параллакс кедергісіндегі аралықтарды тарылта беруге тең. Philips 1990-шы жылдардың ортасында цилиндрлі линзаларды негізгі пиксельдік торға қатысты көлбеу орналастыру арқылы электрондық дисплейлердегі маңызды мәселені шешті. Осы идеяға сүйене отырып, Philips 2009 жылға дейін WOWvx желісін өндірді, ол 2160p-ге дейін (3840 × 2160 пиксел ажыратымдылығы) және 46 көру бұрышымен жұмыс істеді. Ленни Липтонның StereoGraphics компаниясы да осы идеяға негізделген дисплейлерді жасады, бұрыңғы патенттелген көлбеу линзаларды сілтеді. Magnetic3d және Zero Creative де бұл мәселемен айналысты.
Қысымды жарық өрісі дисплейлері
Оптикалық өндірістің, цифрлық өңдеу қуатының және адам қабылдауының есептеу модельдерінің қарқынды дамуымен дисплей технологиясының жаңа буыны пайда болуда: қысылатын жарық өрісі дисплейлері. Бұл архитектуралар адам көру жүйесінің ерекшеліктерін ескере отырып, оптикалық элементтердің және қысымды есептеудің бірлескен жобалауын зерттейді. Қысылатын дисплей дизайнына компьютерлік томография, теріс емес матрицалық факторлау және теріс емес тензорлық факторлау сияқты алгоритмдермен басқарылатын екі және көп қабатты құрылғылар кіреді.
Автостереоскопиялық мазмұнды жасау және түрлендіру
Dolby, Stereolabs және Viva3D компаниялары қолданыстағы 3D фильмдерді автостереоскопиялық форматқа жылдам түрлендіруге арналған құралдарды көрсетті.
Басқа
Dimension Technologies 2002 жылы параллакс кедергілері мен линзалық линзаларды қолдана отырып, коммерциялық түрде қолжетімді 2D/3D ауыстырылатын LCD дисплейлерінің бірнеше түрін шығарды. SeeReal Technologies көзді қадағалауға негізделген голографиялық дисплейді әзірледі. CubicVue 2009 жылы Тұтынушы Электроника Ассоциациясының i Stage жарысында түсті сүзгі үлгісіндегі автостероскопиялық дисплейді көрсетті. Көлемдік дисплейлер, онда жарық өрісі кеңістіктің нақты көлемін құрайды, және ұшқан көз линзалар массивін пайдаланатын интегралды бейнелеу сияқты, басқа да әртүрлі автостерио жүйелер бар. «Автомультископиялық дисплей» термині жақында ұзақ «көп көріністі автостероскопиялық 3D дисплей» үшін қысқаша синоним ретінде, сондай-ақ бұрынғы, нақтырақ «параллакс панорамаграммасы» ретінде енгізілді. Бұл термин бастапқыда горизонтальді көріс нүктелерінің бойымен үздіксіз үлгі алуды білдірді, мысалы, өте үлкен линзаны немесе жылжымалы камераны және өзгермелі кедергі экранын пайдаланып сурет түсіру, бірақ кейіннен салыстырмалы түрде көп дискретті көріністерден жасалған синтезді де қамтыды. Сингапурда орналасқан Sunny Ocean Studios компаниясы 64 түрлі анықтамалық нүктеден автостерио 3D бейнелерді көрсетуге қабілетті автомультископиялық экранды жасады. MIT Media Lab зерттеушілері HR3D деп аталатын автостероскопияға жаңа тәсіл әзірледі. Бұл тәсіл қуатты екі есе азайтады, Nintendo 3DS сияқты құрылғыларда қолданғанда экранның жарықтығы мен ажыратымдылығын төмендетпей, батареяның қызмет ету мерзімін екі есе ұзартады; басқа артықшылықтарына үлкен көру бұрышы және экранды бұрған кезде 3D эффектісін сақтау жатады.
Қозғалыс параллакс: бір көрініс пен көп көрініс жүйелері
Қозғалыс параллаксы – бас қозғалғанда көріністің өзгеруімен байланысты құбылыс. Яғни, бас солдан оңға және жоғарыдан төменге қозғалғанда, сахнаның әртүрлі бейнелері көрінеді. Көптеген автостереоскопиялық дисплейлер бір көріністі дисплейлер болып табылады, сондықтан олар қозғалыс параллаксын тек көзді қадағалайтын жүйелердегі бір көруші үшін ғана қайта жаңғырта алады. Алайда, кейбір автостереоскопиялық дисплейлер көп көріністі болып табылады, осылайша солдан оңға қозғалыс параллаксын қабылдау мүмкіндігін ұсынады. Мұндай дисплейлерде әдетте сегіз немесе он алты көрініс қолданылады. Теориялық тұрғыдан жоғарыдан төменге қозғалыс параллаксын модельдеу мүмкін болғанымен, қазіргі дисплей жүйелерінің ешқайсысы мұны істемейді және бұл эффект солдан оңға қозғалыс параллаксынан кем маңызды деп есептеледі. Екі ось бойынша да параллакс жоқ болғандықтан туындайтын салдар, дисплей жазықтығынан алшақтанған нысандар көрсетілгенде анық байқалады: көруші дисплейге жақындағанда немесе алшақтағанда, мұндай нысандар бір ось бойынша перспективалық өзгерістің әсерін анық көрсетеді, бірақ екіншісінде көрсетілмейді, дисплейден оңтайлы қашықтықта орналаспаған көрушіге созылған немесе қысылған сияқты көрінеді.
Конфликттік үйлесім
Автостереоскопиялық дисплейлер стереоскопиялық контентті фокус аралығының сәйкес келмеуімен көрсетеді, соның салдарынан конвергенция-аккомодация қақтығысы туындайды.