Русские физики изобрели 3D-дисплей, который подстраивается под зрителя

Идея создания дисплея, способного самостоятельно подстраиваться под человека, принадлежит физику Андрею Путилину

27 апреля 2012 в 14:33, просмотров: 3097

Трехмерный дисплей, способный подстраиваться под пользователя, разработали сотрудники Лаборатории сверхбыстродействующей оптоэлектроники и обработки информации ФИАН совместно с инженерами Исследовательского центра Samsung Electronics в Москве. Основные преимущества разработки – "естественно" сформированная объемная картинка под каждого пользователя, максимально возможная для данной технологии согласованность настроек по фокусу и углу схождения оптических осей на предмете и высокая экономичность системы.

Русские физики изобрели 3D-дисплей, который подстраивается под зрителя
gizmodo.com

Идея создания дисплея, способного самостоятельно подстраиваться под человека, принадлежит сотруднику ФИАН, кандидату физико-математических наук Андрею Путилину: "Когда мы просто смотрим на какой-то объемный предмет, то меняя свое положение относительно него или крутя его, мы можем его рассматривать. Так у человека создается трехмерная картинка. Для естественного формирования трехмерности недостаточно сформировать разные картинки для правого и левого глаз, главное здесь – формирование в мозгу трехмерной модели предмета. И после того, как она сформировалась, человек начинает воспринимать предмет как объемный. Также должно быть и с трехмерным изображением предмета, человек должен погружаться в 3D-картинку с точки зрения своих действий".

Если ощущение от объема предмета у человека формируется не естественным образом, то и модель предмета складывается неправильная (дело даже не в пропорциях, а в изменениях относительно нашего поведения). Например, в реальности, если мы повернемся в какую-то сторону относительно предмета, то и он должен повернуться к нам, то есть должен дать рассмотреть себя. В современных 3D кинотеатрах при изменении нашего положения объект не меняется – человек поворачивает голову, и объект поворачивается - "гуляет" - вместе с ней. В этом и заключается неестественность, поэтому головная боль - это естественный спутник почти всех стерео-дисплеев (включая автостереоскопические, когда не надо одевать стерео-очки). Эффект, когда объект "гуляет" за головой наблюдателя, возникает как следствие прежнего опыта человека в разглядывании предметов, а вот естественное "показывание предмета с новой стороны" при изменении положения зрителя называется эффектом оглядывания.

Второй эффект-паразит возникает при приближении наблюдателя к объекту. Когда это происходит, то человеческий глаз, что вполне понятно, пытается сфокусироваться на самом объекте, а это не возможно, так как объект не реальный, а сформированный плоским дисплеем. При этом фокусировка сопровождается еще и небольшим сдвигом оптической оси глаз, грубо говоря, если объект находится близко, то глаза сходятся, если далеко - расходятся. Эти механизмы называются аккомодацией - настройка по фокусу, и конвергенцией - настройка по углу схождения оптических осей на предмете. Работать аккомодация и конвергенция должны согласованно, однако в большинстве дисплеев этой согласованности нет, а значит, еще один фактор в копилку причин возникновения головной боли.

"Когда объект "вылезает" из экрана, это называется выносом, то настройка у человека по фокусу находится в плоскости дисплея, а конвергенция в виртуальной плоскости выноса, где он должен быть по параллаксу ракурсов правого и левого изображения. Получается противоречие. Если объект вышел из плоскости экрана не сильно, то и противоречие не очень сильное, или если предмет ушел за экран, это называется выносом на бесконечность, то противоречие тоже не очень сильное, но чем больше мы делаем вынос изображения за плоскость экрана, тем больше у нас рассогласование конвергенции и аккомодации. То есть во всех эффектных выносах это рассогласование значительное", - рассказывает российский специалист.

Как раз для решения этих проблем и родилась схема адаптивного дисплея, иными словами, не просто стереодисплея, а адаптивной системы, показывающей многоракурсную стереоинформацию, каждому человеку - индивидуально. В общей зарисовке схема состоит из системы слежения за положением глаз человека, линзы и системы микропроекторов, которые строят в области линзы увеличенное стерео-изображение под каждый глаз, которое затем фокусируется на область их расположения.

Сглаживание проблем восприятия стерео-изображения достигается как за счет конструкции линзы - в патенте рассматриваются примеры голографических и микропризменных линз, так и за счет того, что микропроекторы проектирует сразу стерео-изображение, при этом осуществляется подвижная настройка по фокусу, и расстояние между проекторами также адаптивно меняется. Такая система позволяет не только сгладить описанные проблемы, но и значительно сэкономить энергопотребление и вычислительные ресурсы, сообщает cybersecurity.ru.



Партнеры