KVU / UF3D
3D fotografie a alternativní techniky ve fotografii

Podstata autostereoskopického vícepohledového displeje

Již jsme se seznámili s různými principy stereoskopických displejů; připomeňme, že levý a pravý snímek mohou být odděleny

Všechny dosud diskutované principy trpí společným neduhem: vyžadují, aby divák použil speciální zařízení, nejčastěji speciální brýle (anaglyfické, Infitec, polarizační, zatmívací). Hledají se proto alternativní postupy, které umožní 3D vjem bez zvlášních pomůcek.

Probereme-li si uvedené principy, zjistíme, že

Chtě nechtě musíme sáhnout po oddělení snímků v prostoru a doufat, že se nám podaří objevit jednoduchý způsob, jak levý snímek zpřístupnit levému oku a pravý snímek pravému.

Jednou z prvních použitelných metod je bariérový displej (parallax barrier display). Vezmeme levý a pravý snímek, rozložíme je na tenké sloupce, z levého snímku vyřadíme například všechny sudé a z pravého všechny liché a sloupce obou snímků složíme dohromady:

Levý, pravý a složený snímek

Přímý pohled na složený snímek je pochopitelně nesmyslný. Pro správnou funkci musíme mezi obrázek a pozorovatele vložit desku s tenkými svislými otvory (bariéru):

Bariéra umístěná před obrázkem

Je-li divák ve správné pozici, je-li bariéra správně udělaná a je-li ve správné vzdálenosti od obrázku, uvidí divákovo levé oko jen levý, pravé oko jen pravý snímek:

Divákovy oči vidí své snímky.
Po umístění kurzoru nad obrázek se změní zobrazení paprsků

Pokud divák posune hlavu, přestane samozřejmě bariéra fungovat v zamýšleném smyslu. Dokonce se může stát, že oči uvidí prohozené obrazy.

Divákovy oči vidí své snímky jen při správné poloze hlavy.
Po umístění kurzoru nad obrázek se hlava posune, čímž levé oko uvidí pravý obraz a obráceně

Zajímejme se, kde se může divákova hlava nacházet. Pro jednoduchost předpokládejme, že štěrbiny v bariéře jsou tak tenké, že jimi projde jen "jeden paprsek". Zkoumejme, kdy pravé divákovo oko uvidí celý pravý obrázek.

Je zřejmé, že nejpravější sloupeček pravého snímku bude vidět tehdy, bude-li oko v trojúhelníku vymezeném azurovými paprsky v dolní části obrázku. Také je zřejmé, že druhý nejpravější sloupeček pravého snímku bude vidět tehdy, bude-li oko v trojúhelníku vymezeném šedými paprsky. Má-li oko vidět současně oba nejpravější sloupečky, musí ležet v obou trojúhelnících současně. Takto bychom mohli pokračovat až k nejlevějšímu sloupci pravého snímku; ten bude vidět, bude-li oko v trojúhelníku vymezeném zelenými paprsky v horní části obrázku. Oblast průniku všech trojúhelníků je v obrázku vymezena azurovým kosočtvercem.

Divákovo pravé oko uvidí kompletní pravý snímek, je-li v azurovém kosočtverci.
Po umístění kurzoru nad obrázek je vidět zóna viditelnosti levého snímku

Z obrázku je vidět, že šířka sloupečků složeného snímku, rozteč štěrbin v bariéře a vzdálenost bariéry od složeného snímku je vybraná šikovně: vznikly zóny plné viditelnosti obou snímků, vznikly v docela dobré vzdáleností od displeje a zóny jsou tak daleko od sebe, že člověk s normální mezioční vzdáleností může najít pozici hlavy, kdy budou oba snímky vidět dobře.

Zóny dobré viditelnosti pro původní bariéru.
Po umístění kurzoru nad obrázek se změní vzdálenost bariéry a tím i pozice zón

Změnou parametrů bariéry, jak je vidět v následujícím obrázku, můžeme snadno docílit následujícího stavu: zóny viditelnosti pravého a levého snímku budou celkem dost velké. Jejich velikost ale vlastně nevyužijeme, protože obě oči se vejdou do jedné zóny. Tak obě oči uvidí obyčejný 2D snímek (na obrázku níže pravý, azurový), navíc překrytý jakousi mřížkou. To jistě není užitečné.

Zóny dobré viditelnosti pro bariéru umístěnou blízko složeného snímku.
Po umístění kurzoru nad obrázek se změní rozteče štěrbin v bariéře; zóny se pak posunou a změní svou velikost

Můžeme ale udělat zcela novou věc: nahradit levý i pravý snímek další dvojicí snímků. Jedné štěrbině bariéry budou nyní příslušet čtyři snímky, například čtyři fotografie jediného 3D objektu.

Zóny dobré viditelnosti pro snímek složený ze čtyř pohledů.
Po umístění kurzoru nad obrázek se snímek bude skládat opět jen ze dvou snímků

Všimněme si, že snímku pro oko nejvíc vpravo odpovídá azurová barva, dalšímu purpurová, dalšímu zelená a nejlevějšímu červená barva. Podíváme-li se na strukturu složeného snímku, všimneme si, že pořadí dílčích snímků je obrácené - což je vzhledem ke křížení paprsků ve štěrbině bariéry pochopitelné.

Bariérový displej, který jsme právě zavedli, má dvě významné vlastnosti. Za prvé je autostereoskopický. To znamená, že k jeho sledování nepotřebujeme žádné brýle nebo jiné pomůcky, stačí hlavu umístit do vhodné vzdálenosti. Za druhé jde o vícepohledový (multiview) displej. To znamená, že změnou pozice hlavy se skutečně mění pohled na objekt. Vícepohledové displeje tak k mechanismům rozpoznání hloubky přidávají pohybovou paralaxu (změna polohy hlavy zapříčiní změnu obrazu na sítnici), jeden z nejsilnějších mechanismů rozpoznání hloubky. Jediný mechanismus, který vícepohledové displeje neumí zprostředkovat, je akomodace. Ta ale, jak víme, brání zobrazení příliš hlubokých scén. Na doplnění akomodace musíme použít v současnosti nejlepší známou metodu - holografii. Holografií se nicméně budeme zabývat až později; napřed se budeme věnovat lentikulární technologii.

Zpět na hlavní stránku.