info@panadisplay.com
Visualització estèreo

Visualització estèreo

May 04, 2017

Una pantalla estèreo (també visualització en 3D) és un dispositiu de visualització capaç de transmetre la percepció de profunditat a l'espectador mitjançant estereofsia per a la visió binocular.


Tipus - Estereoscòpia vs. 3D

La tècnica bàsica de les pantalles estèreo és presentar imatges desplaçades que es mostren per separat a l'ull esquerre i dret. Ambdues imatges de compensació 2D es combinen al cervell per donar la percepció de la profunditat 3D. Encara que el terme "3D" s'utilitza de forma ubiqua, és important tenir en compte que la presentació d'imatges 2D dual és diferent de mostrar una imatge en tres dimensions completes. La diferència més rellevant respecte a les visualitzacions 3D reals és que els moviments dels cap i els ulls de l'observador no augmentaran la informació sobre els objectes tridimensionals que es mostren. Per exemple, les pantalles hologràfiques no tenen aquestes limitacions. De la mateixa manera que en la reproducció del so, no és possible recrear un camp sonor tridimensional complet amb només dos altaveus estereofònics, sinó que també és una exageració de la possibilitat de referir-se a imatges 3D com a "3D". El terme exacte "estereoscòpic" és més complicat que el nom incorrecte comú "3D", que s'ha consolidat després de moltes dècades d'ús indegut. Cal assenyalar que, malgrat que la majoria de les pantalles estereoscòpiques no es consideren una pantalla 3D real, totes les pantalles tridimensionals reals també són pantalles estereoscòpiques perquè també compleixen els criteris més baixos.


Pantalles estèreo

Basat en els principis de la estereofsia, descrit per Sir Charles Wheatstone en la dècada de 1830, la tecnologia estereoscòpica proporciona una imatge diferent als ulls de l'esquerra i la dreta de l'espectador. A continuació es detallen alguns dels detalls tècnics i metodològics utilitzats en alguns dels sistemes estereoscòpics més notables que s'han desenvolupat.


Imatges de costat a costat


QQ% s es el tema 20170504090917.png

"The early bird captures the worm" Stereograph publicat el 1900 per North-Western View Co. de Baraboo, Wisconsin, restaurat digitalment.

La fotografia estereoscòpica tradicional consisteix a crear una il·lusió 3D a partir d'un parell d'imatges 2D, un estereograma. La manera més senzilla de millorar la percepció de profunditat en el cervell és proporcionar als ulls de l'espectador dues imatges diferents, que representen dues perspectives del mateix objecte, amb una desviació menor exactament igual a les perspectives que els dos ulls reben naturalment en la visió binocular.

Si s'eviten els efectes visuals i la distorsió, cadascuna de les dues imatges 2D s'haurien de presentar preferentment a cada ull de l'espectador, de manera que qualsevol objecte a una distància infinita que vegi l'espectador hauria de ser percebut per aquest ull mentre s'orienta directament, Els ulls de l'espectador no són ni creuats ni divergents. Quan la imatge no conté cap objecte a una distància infinita, com ara un horitzó o un núvol, les imatges s'han d'espaiar de manera corresponent.

El mètode "side-by-side" és extremadament senzill de crear, però pot ser difícil o incòmode veure sense ajudes òptiques.


Estereoscopio i cartes estereogràfiques

Un estereoscòpic és un dispositiu per visualitzar targetes estereogràfiques, que són targetes que contenen dues imatges separades que s'imprimeixen al costat de l'altre per crear la il·lusió d'una imatge tridimensional.


Espectacles de transparència

Les parelles de visualització estèreo impreses en una base transparent es visualitzen mitjançant llum transmesa. Una de les avantatges de la visualització de la transparència és l'oportunitat d'un rang dinàmic més ampli i realista del que és pràctic amb impressions en una base opaca; Una altra és que es pot presentar un camp de visió més ampli ja que les imatges, que es il·luminen des de la part posterior, es poden situar molt més a prop de les lents.

La pràctica de visualitzar transparències estereoscópicas basades en pel·lícules data almenys des de 1931, quan Tru-Vue va començar a comercialitzar sèries de vistes estereoscòpies sobre tires de film de 35 mm que s'alimentaven d'un visor Bakelite a mà. El 1939, es va introduir una variació modificada i miniaturitzada d'aquesta tecnologia, que utilitzava discs de cartró que contenien set parells de petites transparències de color de Kodachrome, com ara View-Master.


Pantalles monogràfiques

L'usuari sol portar un casc o ulleres amb dues pantalles LCD o OLED petites amb lents d'augment, una per a cada ull. La tecnologia es pot utilitzar per mostrar pel·lícules estèreo, imatges o jocs. Les pantalles monogràfiques també es poden acoblar amb dispositius de seguiment de capçals, permetent que l'usuari "mire" el món virtual movent el cap, eliminant la necessitat d'un controlador independent.

A causa dels ràpids avenços en la infografia i la miniaturització contínua de video i altres equips, aquests dispositius estan començant a estar disponibles a un cost més raonable. Es poden utilitzar ulleres de capçalera o portables per visualitzar una imatge de visió imposada a la visió del món real, creant el que s'anomena realitat augmentada. Això es fa reflectint les imatges de vídeo a través de miralls parcialment reflectants. La visió del món real es veu a través de la superfície reflectiva dels miralls.


Anaglifo

En un anàglif, les dues imatges es superposen en una configuració de llum additiva a través de dos filtres, un vermell i un cian. En un paràmetre de llum restant, les dues imatges s'imprimeixen amb els mateixos colors complementaris en paper blanc. Els ulls amb filtres de colors a cada ull separen les imatges adequades cancel·lant el color del filtre i representant el color complementari negre. Una tècnica de compensació, coneguda com Anachrome, utilitza un filtre cian lleugerament més transparent en les ulleres patentades associades a la tècnica. El procés reconfigura l'imatge típica de l'anàglif per tenir menys paralaje.

Una alternativa a l'habitual sistema de filtre vermell i cian d'anàglif és ColorCode 3-D, un sistema d'anàglif patentat que es va inventar per presentar una imatge d'anàglif juntament amb l'estàndard de televisió NTSC, on sovint el canal vermell es veu compromès. ColorCode utilitza els colors complementaris del color groc i blau fosc a la pantalla i els colors de les lents són d'ambre i de color blau fosc.


Sistemes de polarització

Per presentar una imatge estereoscòpica, es projecten dues imatges superpuestas a la mateixa pantalla a través de diferents filtres polaritzants. L'espectador porta ulleres que també contenen un parell de filtres polaritzats orientats de manera diferent (en sentit horari / contrari a les agulles del rellotge amb polarització circular o amb angles de 90 graus, generalment 45 i 135 graus, amb polarització lineal). Com que cada filtre passa només aquella llum que és polaritzada de manera similar i bloqueja la llum polaritzada de manera diferent, cada ull veu una imatge diferent. Això s'utilitza per produir un efecte tridimensional projectant la mateixa escena en ambdós ulls, però representada des d'una perspectiva lleugerament diferent. A més, atès que les dues lents tenen el mateix color, les persones amb un ull dominant (ambliopia), on s'utilitza un ull més, són capaços de veure l'efecte 3D, anteriorment negat per la separació dels dos colors.

La polarització circular té un avantatge sobre la polarització lineal, ja que l'espectador no necessita tenir el cap aixecat i alineat amb la pantalla perquè la polarització funcioni correctament. Amb la polarització lineal, girar els ulls de manera lateral fa que els filtres es vagin alineats amb els filtres de la pantalla perquè la imatge es desvangeixi i, per a cada ull, vegi més fàcilment el marc contrari. Per a la polarització circular, l'efecte polaritzant funciona independentment de com el cap de l'espectador estigui alineat amb la pantalla com ara inclinats cap als costats, o fins i tot cap per avall. L'ull esquerre encara només veurà la imatge destinada a ella, i viceversa, sense esvair ni interferir.

La llum polaritzada que es reflecteix a partir d'una pantalla d'imatge de pel·lícula normal sol perd la major part de la seva polarització. Per tant, s'ha d'utilitzar una cara de pantalla platejada o pantalla aluminizada amb pèrdua de polarització insignificant. Tot tipus de polarització provocarà un enfosquiment de la imatge mostrada i un contrast més pobre en comparació amb imatges no 3D. La llum de les llums normalment s'emet com una col · lecció aleatòria de polaritzacions, mentre que un filtre de polarització només passa una fracció de la llum. Com a resultat, la imatge de la pantalla és més fosca. Aquest enfosquiment es pot compensar augmentant la brillantor de la font de llum del projector. Si el filtre de polarització inicial s'insereix entre la llum i l'element de generació d'imatges, la intensitat de la llum que copeja l'element d'imatge no és superior a la normal sense el filtre polaritzador i el contrast d'imatge general transmès a la pantalla no es veu afectat.


Mètode d'eclipsi

Amb el mètode d'eclipsi, un obturador bloqueja la llum de cada ull apropiat quan es projecta la imatge de l'ull de conversa a la pantalla. La pantalla alterna entre imatges d'esquerra i dreta i obre i tanca les persianes a les ulleres o al visor en sincronització amb les imatges a la pantalla. Aquesta va ser la base del sistema Teleview, que es va utilitzar breument el 1922.

Una variació del mètode d'eclipsi s'utilitza en ulleres de l'obturador de LCD. Vidres que contenen cristall líquid que permetrà encendre la sincronització amb les imatges al cinema, la televisió o la pantalla de l'ordinador, utilitzant el concepte de seqüenciació de marcs alterns. Aquest és el mètode utilitzat per nVidia, XpanD 3D i anteriors sistemes IMAX. Un inconvenient d'aquest mètode és la necessitat que cada persona vegi per a usar vasos electrònics costosos que s'han de sincronitzar amb el sistema de visualització mitjançant un senyal sense fils o un cable adjunt. Les ulleres de l'obturador són més pesades que la majoria de les ulleres polaritzades, encara que els models més lleugers no són més pesats que algunes ulleres de sol o ulleres polaritzades de luxe. [4] Tanmateix, aquests sistemes no requereixen una pantalla platejada per a imatges projectades.

Les vàlvules de llum de cristall líquid funcionen mitjançant la rotació de la llum entre dos filtres polaritzants. A causa d'aquests polarisadors interns, les ulleres de l'obturador LCD obscureixen la imatge de visualització de qualsevol font d'imatge LCD, plasma o projector, el que fa que les imatges apareguin dimmer i el contrast sigui inferior al normal per a la visualització no 3D. Això no és necessàriament un problema d'ús; Per a alguns tipus de pantalles que ja són molt brillants, amb nivells negres grisos pobres, les ulleres de l'obturador LCD poden millorar la qualitat de la imatge.


Tecnologia de filtres d'interferència

Dolby 3D utilitza longituds d'ones específiques de vermell, verd i blau per a l'ull dret i diferents longituds d'ona de vermell, verd i blau per a l'ull esquerre. Les ulleres que filtren les longituds d'ona molt específiques permeten a l'usuari veure una imatge en 3D. Aquesta tecnologia elimina les cares pantalles de plata necessàries per a sistemes polaritzats com RealD, que és el sistema de visualització 3D més comú en els cinemes. Tanmateix, requereix vasos molt més cars que els sistemes polaritzats. També es coneix com filtració de pinta espectral o visualització multiplexada de longitud d'ona

El sistema Omega 3D / Panavision 3D introduït recentment també utilitza aquesta tecnologia, encara que amb un espectre més ampli i més "dents" a la "pinta" (5 per a cada ull en el sistema Omega / Panavision). L'ús de bandes més espectrals per ull elimina la necessitat de processar el color de la imatge, requerida pel sistema Dolby. La divisió uniforme de l'espectre visible entre els ulls proporciona al espectador un "sentiment" més relaxat ja que l'energia lleugera i el saldo del color són gairebé 50-50. Igual que el sistema Dolby, el sistema Omega es pot utilitzar amb pantalles blanques o platejades. Però es pot utilitzar amb projectors de pel·lícules o digitals, a diferència dels filtres Dolby que només s'utilitzen en un sistema digital amb un processador de cor que proporciona Dolby. El sistema Omega / Panavision també afirma que les seves ulleres són més barates de fabricar que les utilitzades per Dolby. Al juny de 2012, el sistema 3D Omega 3D / Panavision 3D va ser interromput per DPVO Theatrical, qui ho va comercialitzar en nom de Panavision, citant "desafiants condicions globals de mercat econòmic i 3D". Encara que DPVO va dissoldre les seves operacions comercials, Omega Optical continua promocionant i venent sistemes 3D als mercats no teatrals. El sistema 3D Omega Optical conté filtres de projecció i ulleres 3D. A més del sistema estereoscòpic 3D passiu, Omega Optical ha produït ulleres 3D amb anaglifo. Les ulleres d'anàglif vermell / cian Omega utilitzen recobriments de pel lícula fina d'òxid metàl·lic complex i òptica de vidre recoberta d'alta qualitat.


Autosterescopia

En aquest mètode, les ulleres no són necessàries per veure la imatge estereoscòpica. Les tecnologies de lents lenticulars i de paralaje impliquen la imposició de dues (o més) imatges a la mateixa fulla, en franges estretes i alternes, i mitjançant una pantalla que bloqueja qualsevol de les dues imatges (en cas de barreres de parallax) o utilitza igual Estretes lents per doblar les tires d'imatge i fer que sembli omplir tota la imatge (en el cas de les impressions lenticulars). Per produir l'efecte estereoscòpic, la persona ha d'estar posicionada de manera que un ull vegi una de les dues imatges i l'altra vegi l'altra. Els principis òptics de l'estereoscòpia multivessiva s'han conegut durant més d'un segle.

Ambdues imatges es projecten en una pantalla d'alta guanyada i ondulada que reflecteix la llum en ángulos aguts. Per veure la imatge estereoscòpica, l'espectador s'ha de situar en un angle molt estret que és gairebé perpendicular a la pantalla, limitant la grandària de l'audiència. Lenticular es va utilitzar per a la presentació teatral de nombrosos curtmetratges a Rússia de 1940 a 1948 i el 1946 pel llargmetratge Robinzon Kruzo

Tot i que el seu ús en presentacions teatrals ha estat força limitat, el lenticular ha estat àmpliament utilitzat per a diversos articles de novetat i fins i tot s'ha utilitzat en la fotografia 3D amateur. L'ús recent inclou el Fujifilm FinePix Real 3D amb una pantalla autostereoscòpica que es va publicar el 2009. Altres exemples d'aquesta tecnologia inclouen pantalles LCD autostereoscòpiques en monitors, portàtils, televisors, telèfons mòbils i dispositius de joc, com ara la Nintendo 3DS.


Altres mètodes

Un autoreograma és un estereograma d'una sola imatge (SIS), dissenyat per crear la il·lusió visual d'una escena tridimensional (3D) a partir d'una imatge bidimensional del cervell humà. Per percebre formes en 3D en aquests autoreogrames, el cervell ha de superar la coordinació normalment automàtica entre enfocament i vergència.

L'efecte Pulfrich és una percepció psicofísica en què el moviment lateral d'un objecte en el camp visual és interpretat per l'escorça visual com un component de profunditat, a causa d'una diferència relativa en els temps de senyal entre els dos ulls.

Les ulleres prismàtiques fan que la visualització creuada sigui més senzilla i que sigui més o menys possible, com ara exemples de KMQ.

L'estereoscòpia Wiggle és una tècnica de visualització d'imatges aconseguida mitjançant una visualització ràpida de marges esquerra i dreta d'un estereograma. S'ha trobat en format GIF animat a la web.


Pantalles 3D

Visualitzacions 3D reals que mostren una imatge en tres dimensions completes. La diferència més notable de les pantalles estereoscòpiques amb només dues imatges de compensació 2D és que el moviment del cap i l'ull de l'observador augmentarà la informació sobre els objectes tridimensionals que es mostren.


Visualització volumètrica

Les pantalles volumètriques utilitzen un mecanisme físic per mostrar punts de llum en un volum. Aquestes pantalles usen voxels en comptes de píxels. Les pantalles volumètriques inclouen pantalles multiplànols, que tenen múltiples avions de pantalla apilats, i panells rotatius, on un panell gir esborra un volum.

S'han desenvolupat altres tecnologies per projectar punts de llum a l'aire per sobre d'un dispositiu. Un làser infraroig es centra en la destinació a l'espai, generant una petita bombolla de plasma que emet llum visible.


Pantalles hologràfiques

La pantalla hologràfica és una tecnologia de visualització que té la capacitat de proporcionar els quatre mecanismes d'ulls: disparitat binocular, moviment paralaje, allotjament i convergència. Els objectes 3D es poden veure sense usar ulleres especials i no es produirà fatiga visual als ulls humans.

L'any 2013, una empresa de la Silicon Valley LEIA Inc va començar a fabricar pantalles hologràfiques adequades per a dispositius mòbils (rellotges, telèfons intel·ligents o tauletes) mitjançant una il·luminació de múltiples direccions i permetent una visió àmplia d'angle paralaje total per veure contingut en 3D sense necessitat d'ulleres.


Imatge integral

La imatge integral és una pantalla 3D autostereoscòpica o multiscopí, que vol dir que mostra una imatge 3D sense l'ús d'ulleres especials per part de l'espectador. Això s'aconsegueix col·locant una matriu de microlenses (similar a una lent lenticular) davant de la imatge, on cada lent es veu diferent segons l'angle de visió. Per tant, en comptes de mostrar una imatge 2D que tingui el mateix aspecte de totes les direccions, reprodueix un camp de llum 4D creant imatges estereoscòpics que exhibeixen parallax quan el visualitzador es mou.


Pantalles de camp lleuger compressiu

S'està desenvolupant una nova tecnologia de visualització anomenada "camp de llum compressiva". Aquestes pantalles de prototips utilitzen panells LCD en capes i algoritmes de compressió en el moment de la visualització. Els dissenys inclouen dispositius dualand multicapa que són impulsats per algorismes com la tomografia computada i la factorització de matrius no negatives i la factorització tensor no negativa.