Файл: Мультимедиа технологии.pdf

245
Недостатки:
 мерцание изображения из-за импульсного режима показа
(изображения показываются последовательно на одном экране). Для снижения мерцания обычно повышают частоту кадров: считается, что при частоте кадров 120 Гц мерцания практически не видно. Однако для ЖК- стереодисплеев проблема усугубляется малой скважностью показа изображения: из-за низкого быстродействия ЖК-матрицы соответствующий затвор очков открывается не сразу по смене кадров, а только по окончании переключения матрицы дисплея. В результате, при частоте кадров 120 Гц из рабочего периода 16 мс каждое изображение показывается только 2 мс (то есть со скважностью 1:8, тогда как у ЭЛТ-дисплеев она равна 1:2), что значительно увеличивает общее мерцание изображения;
 значительное снижение яркости изображения: типичное пропускание
ЖК-затворов в открытом состоянии составляет 20…35%, поэтому при скважности открытия затвора
1:8 результирующая яркость стереоизображения не превысит 5% от яркости экрана в монорежиме, что создает дополнительную нагрузку на зрение и значительно ухудшает качество стереоэффекта, особенно на динамичных сценах;
 высокая цена затворных очков и дополнительные затраты на элементы питания при их эксплуатации.

246
Стоимость чересстрочных стереодисплеев сравнима с ценой 120- герцовых ЖК-дисплеев, но очки существенно дешевле, что заметно снижает стоимость системы в целом, особенно при длительной эксплуатации и необходимости иметь несколько пар очков.
Достоинства:
 компактность и приемлемая цена;
 сохранение качества изображения в 2D-режиме;
 отсутствие мерцания, свойственного эклипсному методу;
 пассивные поляризационные очки намного дешевле и легче, чем затворные – возможен вариант исполнения очков в виде насадки-клипсы для крепления на оправу обычных очков с диоптриями;
 используется круговая поляризация, позволяющая пользователю менять наклон головы без потери стереоизображения.
Недостатки:
 использование только половины строк растра приводит к потере разрешения и микрополосчатости, что вызывает повышенную утомляемость пользователя при длительной работе и, как следствие, снижение производительности труда;
 при проведении измерений и прорисовке мелких объектов для компенсации эффекта потери вертикального разрешения необходимо работать в увеличенном масштабе, что не всегда комфортно;
 данный стереорежим приспособлен в основном для полноэкранного просмотра: в оконном режиме становится нечитаемым текст и элементы интерфейса окон;
 ограниченная поддержка на уровне видеодрайверов и графических стандартов (OpenGL).

247
Рис.11.3 Принципы создания эффекта 3D
Поляризационно-фазовые стереодисплеи
В поляризационно-фазовых дисплеях используется оригинальный способ получения стереоэффекта, не применявшийся ранее. Он основан на представлении стереопары как суммы двух ортогонально-ориентированных поляризованных изображений. Технически это реализуется установкой второй ЖК-панели без поляризационных фильтров, которая поворачивает плоскость поляризации в зависимости от отношения яркости пикселов на левой и правой половине стереопары. На первой панели в каждом пикселе задается суммарная интенсивность, а на второй – ориентация плоскости поляризации проходящего света. На поляризационных фильтрах очков происходит обратное преобразование и изображения для левого и правого глаза вновь разделяются.
Угол поворота плоскости поляризации фазовращающей матрицей определяется как:
аlfa=arcctg(Aleft/Aright),

248 где alfa – угол поворота плоскости поляризации для данного пиксела; Aleft,
Aright – яркость пиксела на левой и правой половине стереопары соответственно.
Яркость модулирующей (обычной) матрицы задается как векторная сумма яркостей точек на левой и правой половине стереопары:
А2=Aleft2+Aright2.
Затем при просмотре через очки с взаимно-ортогональными светофильтрами происходит обратное разделении ракурсов:
Aleft=A×cos(alfa); Aright=A×sin(alfa)
Достоинства поляризационно-фазовых дисплеев:
 небольшие габариты;
 применение легких пассивных поляризационных очков;
 сохранение исходного разрешения ЖК-матриц;
 отсутствие мерцания, свойственного эклипсному методу.
Недостатки:
 невысокий стереоконтраст (то есть неполное разделение ракурсов стереопары – двоение контуров) и артефакты (искажения изображения) из-за погрешности поворота угла поляризации ЖК-матрицей и неточного совмещения пикселов модулирующей и фазирующей матриц, особенно по краям экрана;
 снижение качества изображения в 2D-режиме из-за наличия дополнительной фазирующей матрицы.
Зеркальные стереодисплеи
Современные зеркальные стереодисплеи в целом построены по схеме, основанной на совмещении двух ортогонально поляризованных изображений с двух дисплеев с помощью полупрозрачного зеркала и последующем разделении левого и правого ракурсов стереопары с помощью пассивных поляризационных очков.
Существенным отличием современных стереодисплеев является использование ЖК-панелей, что позволяет создать конструкцию, приемлемую по размерам для стандартного рабочего места.

249
Достоинства:
 высокое качество изображения;
 легкие поляризационные очки;
 хорошая совместимость с имеющимся ПО. Для работы в оконных стереорежимах требуются профессиональные видеокарты с аппаратной поддержкой стереорасширений OpenGL, либо специализированные прикладные программы, поддерживающие непосредственный вывод на два экрана;
 возможность прямого, без компьютера, подключения стереовидеокамер (изображение с каждой камеры выводится на отдельный дисплей).
Недостатки:
 высокая цена;
 ограниченное зеркалом поле зрения, что затрудняет обучение и совместную работу нескольких пользователей;
 большие габариты, сравнимые с габаритами ЭЛТ-дисплея с тем же размером экрана.
11.4 Стереокинематограф
Стереокинематограф – разновидность кинематографических систем, вызывающих у зрителя иллюзию глубины пространства.
Стереокинематограф предполагает одновременную съемку с помощью двух кинокамер, объективы которых расположены на расстоянии, равного или большего, чем расстояние между глазами взрослого человека. Некоторые технологии (например, IMAX 3D) предусматривают использование для съемки одной специальной камеры с двумя объективами, производящими съемку на одну или две кинопленки.
Цель съемки – создание стереопар.
Стереопара. Два изображения одного и того же объекта съемки, зафиксированные двумя идентичными объективами с двух точек, по своему

250 положению имитирующих положение глаз человека. При раздельном их рассматривании левым и правым глазами воссоздается пространственное изображение.
При стереокиносъемке кадры стереопары могут размещаться как на одной, так и на двух пленках. При размещении на одной пленке взаимное расположение кадров стереопары может быть горизонтальным или вертикальным.
11.5 Технологии стереосъемки
Технологии. Анаглифический метод. Анаглифический метод заключается в цветовом кодировании изображений, Зритель надевает очки, в которые вставлены специальные светофильтры (как правило, для левого глаза – красный, для правого – голубой или синий), благодаря которым каждый глаз видит только нужную часть изображения. Недостатком метода анаглифов является неполная цветопередача. В связи с этим применение анаглифического метода оправдано только для черно-белых фильмов.
Затворный метод. Технология заключается в попеременной демонстрации на экране изображений, предназначенных для левого и правого глаза, и также поочередном затемнении стекол очков, так что каждый глаз поочередно видит предназначенное только ему изображение.
Смена «левого» и «правого» изображения на экране и затемнение соответствующих стекол жестко синхронизированы и осуществляются с очень высокой частотой, так что у человека создается иллюзия, что он видит цельное трехмерное изображение.
Поляризационный метод. При использовании линейной поляризации два изображения накладываются друг на друга на один и тот же экран через поляризационные фильтры в проекторах. При этом необходимо использование специального посеребренного экрана, который позволяет компенсировать потерю яркости. Зритель надевает очки, в которые также встроены ортогональные поляризационные фильтры; таким образом каждый

251 фильтр пропускает только ту часть световых волн, чья поляризация соответствует поляризации фильтра.
Технология интерференционных фильтров Технология Dolby 3D формирует для каждого глаза изображения с разными длинами волн базовой триады – красного, зеленого и синего цветов. Специальные очки отфильтровывают определенные длины волн, так что зритель видит стереоизображение. В сравнении с поляризационным данный метод позволяет сэкономить на стоимости экрана, но стоимость самих фильтр- очков оказывается намного выше.
Многоракурсная стереосъемка
Тот факт, что мы видим окружающий нас мир объемным, обеспечивается нам бинокулярным зрением. Правый и левый глаза смотрят на окружающее пространство из своих точек, которые у каждого человека разделены расстоянием, составляющим около 6-7 сантиметров.
Суть стереорастра состоит в том, что он обманывает наши глаза, показывая каждому из них разные, заранее подготовленные изображения одного и того же предмета либо сцены, снятые из различных положений
(стереоракурсы).
11.6 Виды стереосъемки
Для стереосъемки используются либо одна фото- или видеокамера, либо многообъективная камера, либо же несколько фотоаппаратов.
Стереосъемка может осуществляться тремя способами:
1. Панорамный способ. Количество необходимых для данной стереосъемки ракурсов определяется глубиной стереоизображения: чем большая глубина, тем больше параллакс, и, соответственно, для комфортного просмотра требуется больше ракурсов. Однако, с другой стороны, число ракурсов ограничивается разрешением самой печати.
2. Направленный способ. Камера вращается относительно снимаемой сцены на специальной штативной насадке, либо же наоборот,

252 непосредственно предмет или сцена, закрепленные на специальной подставке, вращаются относительно камеры.
3. Параллельный способ. Камера смещается относительно сцены, к примеру, для этого может использоваться специальный штатив, оснащенный рельсом.
11.7 Методы стереосъемки
Существует всего два метода, которые используются для стереосъемки
– направленный и параллельный. Каждый из этих методов имеет свои преимущества, и может использоваться в определенных условиях стереосъемки. Во время съемки параллельным методом камеры закрепляются без поворота, а оси объективов являются параллельными.
При использовании
направленного
метода фотоаппараты поворачивают один к другому под таким углом, чтобы оси их объективов пересекались в точке нулевого параллакса, то есть в той точке, в которой располагается центральный объект съемки. Направленный метод чем-то напоминает человеческие глаза, направление которых аналогично пересекается на объекте, который рассматривается.
Рис.11.4 Методы стереосъемки
К преимуществам параллельного метода можно отнести простоту его использования, ведь отпадает необходимость в настройках углов и поворотах камеры, необходимо только выставить требуемую стереобазу.
Стереопара, снятая с использованием этого метода, нуждается в дополнительной обработке – сдвиге ракурсов относительно друг друга. Это

253 делается с целью получения точки нулевого параллакса и называется компенсационным сдвигом. При этом объекты, которые располагаются в точке нулевого параллакса, не будут двоиться. Таким образом, на заднем плане появятся предметы заднего плана, имеющие положительный параллакс, которые будут казаться углубленными внутрь экрана, а также предметы переднего плана с отрицательным параллаксом, будто выступающие из экрана. Компенсационный сдвиг имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что теряется часть изображения.
Картинка уменьшается по горизонтали, и части, которые не попали в зону пересечения, отпадут.
В направленном методе все с точностью до наоборот – процесс съемки является более сложным, однако обработка фотографий, наоборот – легче. Камеры необходимо поворачивать под определенным углом, зато отпадает необходимость в компенсационном сдвиге, удается сразу получить готовую стереопару, а размер фотографии не изменяется.
Использование направленного метода дает возможность обеспечить наиболее верное восприятие объема стереоизображения, однако предметы, что слишком удалены, будут обладать слишком большим значением для параллакса, вследствие чего во время просмотра стереоизображения возникнет дискомфорт. Именно по этой причине использование направленного метода является максимально эффективным при съемке в уже подготовленных условиях, к примеру, в той же фотостудии.
Благодаря тому, что параллельный метод стереосъемки более прост, он получил большую популярность.
11.8 Виды оборудования для стереосъемки
Перед каждым фотографом, принявшим решение заняться стереофотографией, поднимается вопрос насчет того, какой же фотоаппарат выбрать для этой цели. Существует четыре вида оборудования, или способов, которыми можно воспользоваться для стереосъемки. Ниже мы рассмотрим