Um novo sem óculos 3-D sistema de vídeo utiliza três painéis LCD em camadas exibindo padrões bizarros (imagens superiores três) que, coletivamente, produzem uma forma coerente, de alta resolução, multiperspective 3-D de imagem. A imagem de fundo ilustra, grosso modo, a imagem composta que chegaria a um olho de um ângulo de visão. (Crédito: Imagens cortesia do grupo Cultura de Câmera)
surpreendente como ela é, a ilusão de profundidade rotineiramente oferecidos por filmes 3-D é um fac-símile insignificante de uma experiência tridimensional verdadeiro visual. No mundo real, como você se move em torno de um objeto, a sua perspectiva sobre ele muda. Mas em um cinema que mostra um filme em 3-D, todos na platéia tem a perspectiva, mesmo fixo - e tem que usar óculos pesados, para arrancar.
Apesar de impressionantes avanços recentes, televisão holográfica, que apresentam imagens que variam de acordo com diferentes perspectivas, provavelmente ainda a alguma distância no futuro. Mas em um novo trabalho caracterizado como uma pesquisa destacam neste verão Siggraph conferência computador-gráficos, o grupo do MIT Media Lab da Cultura Câmara oferece uma nova abordagem para a perspectiva múltipla, sem óculos 3-D que poderia ser muito mais prático no curto prazo.
Em vez de o hardware complexo necessário para produzir hologramas, o Media Lab do sistema, apelidado de Exibição Tensor, utiliza várias camadas de telas de cristal líquido (LCDs), a tecnologia atualmente encontrados na maioria das TVs de tela plana. Para produzir uma ilusão convincente 3-D, a LCDs seria necessário para refrescar a uma taxa de cerca de 360 vezes uma segunda hertz, ou 360. Tais exposições podem não estar muito longe: TVs de LCD que apresentam taxas de 240-hertz de atualização já apareceram no mercado, poucos anos depois de 120-hertz TVs fizeram a sua estreia.
"As obras de Holografia, é lindo, nada pode tocar a sua qualidade", diz Douglas Lanman, um pós-doutorado no Laboratório de Mídia e um dos novos papel de co-autores. "O problema, claro, é que os hologramas não se movem. Para fazê-los passar, você precisa criar um holograma em tempo real, e para fazer isso, você precisa ... pequenos pixels minúsculos, menores do que qualquer coisa que podemos construir em geral volume a baixo custo. Então a questão é, o que temos agora? Temos LCDs. Eles são incrivelmente maduro, e eles são baratos. "
Camadas de pesquisa
O 3DS Nintendo - um portátil, sem óculos dispositivo de jogos 3-D introduzido no ano passado - usa duas telas de LCD em camadas para produzir a ilusão de profundidade, com a tela de fundo simplesmente exibindo faixas alternadas claras e escuras. Duas imagens ligeiramente deslocados, que representam as diferentes perspectivas do espectador dois olhos, são fatiadas e intercalados no topo da tela. As bandas escuras na tela de fundo bloquear a luz proveniente de luminosidade da tela, de tal forma que cada olho vê apenas a imagem destina-se para isso.
Esta técnica é, de facto, mais de um século e produz uma imagem estereoscópica, o tipo de ilusão perspectiva de um único familiarizados a partir de 3-D filmes. A tela inferior exibe o mesmo padrão de faixas claras e escuras, não importa a imagem no topo da tela. Mas Lanman, o estudante Mateus Hirsch e professor Ramesh Raskar, que lidera o grupo Cultura Câmara, argumentou que, adequando os padrões exibidos nas telas superior e inferior para o outro, eles poderiam filtrar a luz emitida pela tela de formas mais sofisticadas, criar uma imagem que iria mudar com diferentes perspectivas. Em um projeto que eles batizaram de HR3D, eles desenvolveram algoritmos para gerar os padrões superiores e inferiores, bem como uma exibição do protótipo, que apresentou no Siggraph Asia em 2010.
O problema é que, enquanto um sistema estereoscópico, como um filme 3-D projector ou o 3DS precisa exibir apenas dois pontos de vista sobre uma cena visual - um para cada olho - o sistema, os pesquisadores do Media Lab tinha imaginado para exibir centenas de perspectivas, a fim de acomodar um visualizador de movimento. Isso foi informação demais para mostrar de uma vez, portanto, para cada quadro de 3 D-vídeo, a tela HR3D de fato piscaram 10 vezes, exibindo padrões ligeiramente diferentes a cada vez. Com esta abordagem, no entanto, produzir uma ilusão convincente 3-D exigiria telas com uma taxa de atualização de 1.000 hertz.
Para obter a taxa de atualização para baixo a 360 hertz, o Visor Tensor acrescenta uma outra tela de LCD, que exibe ainda um outro padrão. Isso faz com que o problema de cálculo dos padrões exponencialmente mais complexos, no entanto. Ao resolver o problema, Raskar, Lanman e Hirsch se juntaram Gordon Wetzstein, um pós-doc novo no grupo de Cultura da Câmara.
Visão dos pesquisadores-chave era que, enquanto alguns aspectos de uma mudança de cena com o ângulo de visão, outros não. Os algoritmos padrão de cálculo explorar esta redundância natural, reduzindo a quantidade de informação que tem de ser enviado para os ecrãs LCD e, assim, melhorar a resolução da imagem final.
CT em sentido inverso
Como se vê, a matemática por trás da exibição Tensor é semelhante ao que por trás de tomografia computadorizada, ou TC, uma técnica de raios-X utilizado para produzir imagens tridimensionais dos órgãos internos. Em uma TC, um sensor torna um círculo lento em torno do objecto, fazendo uma série de medições de raios-X que passam através do corpo do sujeito. Cada medição capta informação sobre a composição dos tecidos, a distâncias diferentes do sensor; finalmente, toda a informação é costurada em uma imagem composta 3-D.
"Do jeito que eu gosto de pensar sobre isso é, nós estamos construindo um paciente cuja TC é o ponto de vista," Lanman diz.
No Siggraph, os pesquisadores do Media Lab irá demonstrar um monitor Tensor protótipo que utiliza três painéis LCD. Eles também desenvolveram um outro protótipo que usa apenas dois painéis, mas entre os painéis que introduzem uma folha de lentes que refratam a luz esquerda e direita. As lentes foram realmente desenvolvido para sistemas de visualização estereoscópica; um painel LCD sob as lentes alternadamente exibe uma imagem pretendida para o olho esquerdo, que é difractada para a esquerda, e outra para o olho direito, que é difractada para a direita. O display do MIT também aproveita a capacidade de projetar padrões diferentes em diferentes direções, mas o principal objetivo das lentes é ampliar o ângulo de visão da tela. Com a versão de três painéis, a ilusão de 3-D é consistente dentro de um ângulo de visão de 20 graus, mas com a versão de refracção da lente, o ângulo de visão se expande para 50 graus.
"O documento revela como você iria melhorar muito o realismo e profundidade de imagem e simplicidade física de 3-D sistemas de visualização, particularmente aquelas que não exigem que você usar óculos", diz Gregg Favalora, diretor da consultoria de engenharia de Óptica for Hire e co-presidente das telas SPIE estereoscópico e conferência de aplicativos."Só é possível quando você tem esses matemáticos muito bons e de processamento de sinais de pessoas e especialistas em ótica todos sentados na mesma sala."
"É definitivamente apropriado para aplicações comerciais, porque cada componente é comum, e parece fácil de fabricar, então isso deve ser algo que uma empresa de electrónica de consumo-se licenciar", Favalora acrescenta. "Honestamente, esta é realmente uma grande coisa."
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