Теперь они разработали проектор, использующий ту же технологию, которую они представят на Siggraph в этом году, крупнейшей конференции по компьютерной графике. Проектор также может улучшить разрешение и контраст обычного видео, что может сделать его привлекательной переходной технологией, поскольку производители контента постепенно учатся использовать потенциал многоперспективного 3-D.Многоперспективное трехмерное изображение отличается от стереоскопического трехмерного изображения, которое сейчас широко распространено в кинотеатрах, тем, что изображенные объекты открывают новые перспективы по мере того, как зритель перемещается вокруг них, как и реальные объекты.
Это означает, что у него могут быть приложения в таких областях, как совместный дизайн и медицинская визуализация, а также развлечения.Исследователи из Массачусетского технологического института — исследователь Гордон Ветцштейн, аспирант Мэтью Хирш и Рамеш Раскар, доцент кафедры медиаискусства и науки NEC и руководитель группы Camera Culture — построили прототип своей системы, используя внешнее оборудование. компоненты полки. Сердце проектора — пара жидкокристаллических модуляторов, похожих на крошечные жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи), расположенных между источником света и линзой. Образцы света и тьмы на первом модулятора эффективно превращают его в группу излучающих свет под небольшим углом, то есть свет, проходя через него, достигает второго модулятора только под определенными углами.
Комбинации шаблонов, отображаемых двумя модуляторами, таким образом, гарантируют, что зритель увидит немного разные изображения под разными углами.Исследователи также создали прототип экрана нового типа, который расширяет угол обзора изображений с их проектора.
Экран сочетает в себе две линзообразные линзы — типа полосатых прозрачных листов, используемых для создания грубых трехмерных эффектов, скажем, в старых детских книгах.Группа Camera Culture из MIT Media Lab представляет новый подход к трехмерному изображению без очков с множеством точек зрения.
Использование избыточностиДля каждого кадра видео каждый модулятор отображает шесть разных шаблонов, которые вместе дают восемь разных углов обзора: При достаточно высокой скорости отображения человеческая зрительная система автоматически объединяет информацию из разных изображений. Модуляторы могут обновлять свои шаблоны с частотой 240 Гц, или 240 раз в секунду, поэтому даже при шести шаблонах на кадр система может воспроизводить видео с частотой 40 Гц, что, хотя и ниже обычной для современных телевизоров частоты обновления, все же остается. выше, чем стандартные 24 кадра в секунду.
Благодаря технологии, которая исторически использовалась для создания трехмерных изображений без очков, известной как параллакс-барьер, одновременное проецирование восьми различных углов обзора означало бы выделение каждому углу одной восьмой света, излучаемого проектором, что сделать для тусклого фильма. Но, как и в случае с мониторами-прототипами исследователей, проектор использует тот факт, что, когда вы перемещаетесь вокруг объекта, большая часть визуальных изменений происходит по краям.
Если, например, вы смотрели на синий почтовый ящик, проходя мимо него, от одного шага к другому, большая часть вашего поля зрения была бы занята синим цветом примерно того же оттенка, даже если в него попадали разные объекты. вид за ним.С алгоритмической точки зрения ключом к системе исследователей является метод расчета того, сколько информации можно сохранить между углами обзора и сколько нужно изменить. Сохранение как можно большего количества информации позволяет проектору создавать более яркое изображение. Результирующий набор углов и интенсивностей света затем должен быть закодирован в шаблоны, отображаемые модуляторами.
Это сложный вычислительный порядок, но, адаптировав свой алгоритм к архитектуре графических процессоров, разработанных для видеоигр, исследователи из Массачусетского технологического института заставили его работать почти в реальном времени. Их система может получать данные в виде восьми изображений на кадр видео и преобразовывать их в шаблоны модулятора с очень небольшой задержкой.Мостовая техникаПрохождение света через два модулятора также может повысить контраст обычного 2-D видео.
Одна из проблем ЖК-экранов заключается в том, что они не поддерживают «истинный черный цвет»: немного света всегда просачивается даже через самые темные области дисплея. «Обычно у вас есть контраст, скажем, от 0 до 1», — объясняет Ветцштейн. «Это полный контраст, но на практике все модуляторы имеют что-то вроде 0,1 к 1. Таким образом, вы получаете этот« уровень черного ». Но если вы умножите два оптически вместе, уровень черного снизится до 0,01. Если вы покажете черный на одном, что составляет 10 процентов, и черный на другом, что также составляет 10 процентов, вы получите 1 процент. гораздо более черный ".
Точно так же, как объясняет Хирш, если шаблоны, отображаемые на модуляторах, немного смещены друг от друга, проходящий через них свет будет мешать самому себе, что на самом деле повышает разрешение получаемых изображений. Опять же, исследователи разработали алгоритм, который может вычислять эти закономерности на лету.По мере того, как создатели контента переходят на так называемое "quad HD", видео с разрешением, в четыре раза превышающим сегодняшнее видео высокой четкости, сочетание более высокой контрастности и более высокого разрешения может сделать коммерческую версию технологии исследователей привлекательной для владельцев кинотеатров, которые в свою очередь может облегчить путь для принятия многоперспективного 3-D. «Одна вещь, которую вы могли бы сделать — и это то, что действующие производители проекторов сделали в недавнем прошлом, — это взять четыре модулятора 1080p, поставить их рядом друг с другом и построить очень сложную оптику, чтобы соединить их все бесшовно, а затем получить — гораздо лучший объектив, потому что вам нужно проецировать гораздо меньшее пятно и связать все вместе », — говорит Хирш. «Мы говорим, что вы можете взять два модулятора 1080p, вставить их в проектор один за другим, затем взять тот же старый объектив 1080p, проецировать через него и использовать этот программный алгоритм, и вы получите изображение 4k. Но не только то, что контраст еще выше ".
Растекающиеся пикселиОливер Коссэрт, доцент кафедры электротехники и информатики Северо-Западного университета, когда-то работал в компании, которая пыталась коммерциализировать трехмерные проекторы без очков. «Я считаю новизну подхода [исследователей Массачусетского технологического института] в двух вещах, — говорит Коссэрт. Во-первых, по его словам, «поиграйте с идеей параллакс-барьера, чтобы вы могли сделать так, чтобы он (а) не блокировал столько света и (б) получил лучшее разрешение».Второй, по его словам, — это экран прототипа. «Есть такой инвариант оптических систем, который гласит, что если вы возьмете площадь плоскости и телесный угол света, выходящего из этой плоскости, то это будет фиксировано», — говорит Коссэрт. «Это означает, что если вы возьмете размер трехмерного изображения и растянете его, скажем, в 10 раз больше, то поле зрения уменьшится в 10 раз.
Это то, с чем мы столкнулись. Мы не мог придумать способ обойти это ".«Они придумали экран, который вместо того, чтобы растягивать изображение — что и делает проекционная оптика — по существу сдвигает пиксели друг от друга», — продолжает Коссэр. «Это позволило им нарушить эту неизменность».