Трёхмерное стереоскопическое телевидение

Размещено на http://allbest.ru

ООО "Флайт"

Трёхмерное стереоскопическое телевидение

О.К. Никифоров

Санкт-Петербург

На трёхмерном стереоскопическом экране строится одновременно множество изображений, с возможностью воспроизведения их для глаз только от места нахождения зрителя, зрителей в пространстве во время просмотра.

Перемещаясь относительно экрана глаз, глаза сканируют точки изображений избирательно от расстояния и угла к экрану, которые складываются в изображения, соответствующие углу и ракурсу, воспроизведённому объекту.

Куда бы не перемещался зритель относительно экрана, перед ним будут возникать другие изображения этого объекта, соответствующие углу просмотра в пространстве.

Если зритель перемещается плавно, то и стереоскопические изображения меняются друг за другом пропорционально движению и положению зрителя относительно экрана.

Чтобы запечатлеть объект в трёхмерном стереоскопическом виде с высоким качеством "оглядывания", надо его отснять с разных точек, расположенных с определённой периодичностью по плоскости или радиусу и как можно большим количеством камер съёмки, чтобы при изменении угла просмотра не было скачкообразного перехода.

Использование большого количества фото или телевизионных камер делает общую систему громоздкой и невозможной для практического применения.

При съёмке объектов можно получить гораздо больше точек съёмки, чем количество используемых фото или кинокамер и могут превосходить количество фото и кинокамер во много раз и доходить до бесконечности, отображаясь в виде функции изображения для любых точек восприятия стереоскопических изображений в пространстве. Для этого используются специальные компьютерные программы, модулирующие промежуточные точки съёмки между существующими камерами.

Современные ПЗС матрицы используемые для фото и киносъёмки имеют цветовую чувствительность близкую к глазу человека. Пики основных цветов RGB по стандарту МКО: 700. 546,1. 435,8. Нм. Современные матрицы Sony прогрессивного сканирования ICX274AQ имеют спектральную характеристику:

В телевидении и фотографии информация цвета подаётся для глаз в трёх основных цветах RGB под цветовую чувствительность глаза. Глаз человека совмещает два типа светорегистраторов: палочки и колбочки.

Палочки имеют малый размер и сравнительно низкую чувствительность. Они расположены в основном в области центрального жёлтого пятна и практически отсутствуют на периферии сетчатки глазного дна. Палочки хорошо отличают свет с разной длиной волны, точнее имеют механизм формирования разного нейросигнала в зависимости от цвета падающего потока.

Колбочки расположены почти равномерно по всей сетчатке глаза, имеют больший размер и следовательно, большую чувствительность и в большей степени предназначены для ночного зрения или малого освещения.

Если подачу цвета для глаз осуществлять по правилу природы окружающей среды, то надо создать условия глазам самостоятельно выбрать цвет из многообразия окружающего излучения. Для этого надо создать возможность подачи для глаз как можно большего набора излучений в диапазоне видимого спектра.

Для получения изображения близкого к оригиналу, предлагается использовать в кинокамере спаренные ПЗС матрицы с зонами чувствительностями R, G, B (красного, зелёного, синего) и с зонами промежуточной цветовой чувствительности: Y, M, C (жёлтый, пурпурный, голубой) или создать единую ПЗС матрицу с зонами чувствительности R, G, B, Y, M, C цветов. Чем больше промежуточных цветов можно отобразить при съёмке объекта, тем выше качество изображения.

Таким образом отображение объекта при съёмке происходит по правилам окружающей природы, где цвета заложены в той многообразной форме из которой глаз сам выберет способ считывания изображения по своим природным способностям.

Устройство для стереоскопической трёхмерной съёмки объектов и просмотра полученных изображений, представляет собой площадку, на которой закреплены фото или видеокамеры, работающие синхронно, блок формирования изображений для проецирования в пространство для каждого зрителя индивидуально, как статичного, так и перемещающегося относительно экрана, где для каждого глаза от места нахождения, имеется своё изображение, а экран для просмотра полученных изображений состоит из точечных источников света в виде светящихся точек или узких светящихся полос, расположенных на расстоянии под основаниями ячеек матрицы с изображениями или фрагментами изображений.

Для получения промежуточных точек съёмки между двумя камерами А и Б, рис 1, расположенными на некотором расстоянии друг от друга, можно использовать программы, например, Morpheus photo morpher или другие программы, которые из двух смещённых изображений одного и того же объекта, отснятых с точек А и Б, создают набор промежуточных изображений, что обеспечит плавный переход от одного изображения к другому при просмотре в процессе перемещения зрителя относительно экрана.

Устройство для получения стереоскопических или трёхмерных изображений представляет собой ленту, площадку, на которой закреплены фото или видеокамеры.

На рис.2 показаны варианты размещения фотографических и телевизионных камер: A- показано размещение камер съёмки объекта на некотором расстоянии друг от друга в один ряд; B и C - размещение камер в несколько рядов, A- друг за другом по горизонтали, B - в несколько рядов друг за другом по горизонтали и вертикали, C- в несколько рядов в шахматном порядке через одну по горизонтали и вертикали.

Камеры съёмки объекта на рис. 2 в варианте A, B и C., которые размещены в один ряд на плоскости, могут быть направлены оптическими осями в бесконечность - вариант B и могут быть направлены оптическими осями в некоторую точку в пространстве, находящуюся на некотором расстоянии от камер.

На рис 3. показаны варианты размещения камер съёмки в один ряд на плоскости - вид сбоку.

Оптические оси могут быть направлены, как в бесконечность позиции B, так и в определённую точку, находящуюся на некотором расстоянии от камер, показанной на позиции A и С. На позиции С показано направление оптических осей на точку находящуюся на некотором расстоянии от камер съёмки, размещенных на ленте согнутой по радиусу.

На рис 4. показано размещение камер съёмки в несколько рядов: A на прямоугольной плоскости, B на поверхности с цилиндрическим радиусом и C на поверхности со сферическим радиусом.

Расположение камер съёмки в один ряд позволяет отснять объект для дальнейшего просмотра зрителем с горизонтальным положением глаз и во время перемещения в горизонтальном направлении.

Расположение камер в несколько рядов (многорядное расположение) даёт возможность рассматривать объект с разным положением глаз, т. е. с любым наклоном головы и для перемещающегося зрителя, по горизонтали, по вертикали и в любом направлении относительно экрана.

Экран для наблюдения стереоскопических и трёхмерных изображений состоит из ячеек матрицы, на которых размещены миниатюрные изображения, или фрагменты изображений и оптическое средство разделения изображений для просмотра зрителем под разным углом по отношению к экрану. Элементы матрицы для глаз сливаются в единые изображения, которые от угла рассматривания будут постоянно меняться. Так как глаза человека находятся на некотором расстоянии друг от друга и смотрят на объект под разным углом, то на экране, каждый глаз будет видеть своё изображение, которые для двух глаз являться стереопарой. При перемещении головы человека относительно экрана и стереопары будут синхронно меняться, что приведёт к возможности оглядывания стереоизображения и трёхмерному восприятию.

Основания ячейки матрицы могут быть в виде чередующихся: вертикальных полос, кругов, квадратов, прямоугольников, многогранников. Оптическим средством для рассмотрения таких изображений могут быть матрицы из цилиндрических или радиальных линз, которые в настоящее время применяются на практике.

Цилиндрические линзы могут быть расположены продольно друг к другу или разделёнными на ячейки, расположенными в шахматном порядке. Сферические линзы могут быть разных форм: круглые, обрезанные по краям в виде квадрата или прямоугольника и других геометрических форм.

Такие схемы могут работать и в проходящем свете на просвет, если основания ячеек и изображения являются прозрачными и в качестве подсветки использовать матовый рассеянный свет. Но недостатком оптических линз является оптические аберрации, присущие призмам. Для устранения аберраций вместо линз используем матрицы из точечных источников света, размещённых под поверхностью ячейки с изображением.

Например: светодиодные источники света, сфокусированные точки от источников света, светящиеся точки или светящиеся полосы, которые находятся под основанием поверхности ячейки, на котором размещены элементы изображения.

Схемы построения стереоскопических трёхмерных изображений с точечными источниками света возможны при условии, что основание ячейки поверхности с изображениями, или фрагментами изображений будут прозрачными и сквозь них будет просвечиваться световое пятно точечного источника света. Световые пятна проходя и проецируясь сквозь отдельные участки изображения на ячейках, в зависимости от угла просмотра, будут сливаться для каждого глаза отдельно в единое изображение. На рис. 7 показана схема без линз с точечными источниками света.

Если ячейки с изображениями, предназначенны для цилиндрических линз, вытянуты в виде полосы, то и точечные источники света под ними тоже вытянуты в виде тонких светящихся полосок света или тонкие щели, через которые проходит свет.

На рис.7 позиция A показана схема размещения фрагментов изображений или изображения для правого и левого глаза a и b. Поверхность на которых размещены изображения и сами изображения являются прозрачной средой, через которые проецируется точечные источники света.

На рис. 7 позиция B показана схема размещения фрагментов изображений или изображения для множества точек в пространстве, где глаз может видеть изображение каждый своё и для двух глаз, при изменении угла просмотра, всегда будет своя стереопара, т. е. возможность оглядывания такого изображения при перемещении зрителя относительно экрана.

На рис. 7 позиция C показана поверхность ячейки с фрагментами изображения или изображениями, которые используются и для цилиндрических линз. D - точечные источники света в виде щелей или светящихся полос.

На рис. 8 позиции A и B показаны схемы расположения точечных источников света под основаниями ячейки с изображением или фрагментами изображений, могут быть светящимися круглыми точками малой величины. Чем меньше по размеру точка света или световое пятно, тем выше разрешающая способность изображения, т. е. резкость.

На рис. 8 позиции C, D и E показаны основания ячейки с фрагментом изображения или изображением, предназначенн ые для точечных источников света круглой формы для просмотра на просвет сквозь прозрачную среду. стереоскопический изображение экран свет

Рис. 8 позиция C показано круглое основание ячейки с двумя фрагментами изображения a и b , относительно центральной точки основания ячейки с1, предназначенные для правого и левого глаза, под основанием ячейки с фрагментами изображений для правого и левого глаза a и b расположен на некотором расстоянии L от поверхности ячейки точечный источник света c, круглой формы. При условии, что основание ячейки является прозрачным и фрагмент изображения состоит из прозрачных красителей и световое пятно проецируется сквозь красители, то для каждого глаза отдельно от источника света c, будет проецироваться через красители от изображения или фрагментов изображения разный блик в зависимости от угла рассматривания. Эта схема удобна для просмотра изображений для глаз, которые могут иметь отклонения от параллельного расположения глаз относительно экрана. На рис.8 позиция A показана схема расположения точечного источника света - c, круглой формы на некотором расстоянии L с двумя фрагментами изображений на основании ячейки a и b. На рис. 8 позиция С показана плоскость основания ячейки с фрагментом изображения для правого и левого глаза для горизонтального расположения глаз относительно экрана во время просмотра изображений. На рис. 8 позиция D показано основание ячейки с фрагментами изображений для правого и левого глаза, нанесённых по поверхности основания относительно центральной точки с1 в разные направления: от горизонтального до вертикального построения и с возможностью просмотра таких изображений относительно экрана, как при горизонтальном расположении глаз, так и при любом наклоне глаз относительно горизонтали.

На рис. 8 позиции B и E показана схема многоракурсного построения изображения, которое можно рассматривать с разных точек и под разным углом просмотра, с разным расположением глаз относительно горизонтального положения глаз и с возможностью оглядывания зрителем во время перемещения относительно экрана, а также не только перемещаться относительно изображения по горизонтальной плоскости, но и приближаться или удаляться от него.

На рис. 8 позиция B дана схема расположения точечного источника света - c, относительно плоскости ячейки S на некотором расстоянии L, c проекцией лучей света r, через участки изображений или фрагменты изображений a, b, c, d, e на плоскости S., r1, r2,r3, r4, r5, проекции лучей проходящих, каждый через свой участок: r1 через участок изображения a, r2 через участок b, r3 через участок c, r4 через участок d, r5 через участок e. Сколько участков будет размещено на плоскости S, а их может быть множество и доходить до бесконечности и они будут отображаться в виде функции изображений, столько проекций лучей можно будет построить от точки C на плоскости S через участки с фрагментом изображения или изображениями. На рис. 8 позиция E показаны площадки, основания, на которых размещены фрагменты изображения или изображения в поперечной плоскости, которые показаны и на рис. 8 позиция B. Площадки, основания ячеек, на которых размещены фрагменты изображений или изображения, прозрачные на просвет, могут быть разных форм, удобными для максимального сближения друг с другом, они могут быть круглыми, квадратными, прямоугольными, шестигранными и других геометрических форм.

Все варианты таких площадок, с основаниями ячеек, на которых размещены фрагменты изображений или изображения, прозрачные на просвет представляют матрицу для формирования изображений, которые в совокупности сливаются для наблюдателя в сплошной экран, на котором можно рассматривать стереоскопические и трёхмерные изображения. Все варианты таких площадок представляют матрицу для формирования изображений и могут быть реализованы на жидкокристаллических матрицах, жидкокристаллических дисплеях, мониторах с прозрачными средами фильтрами, через которые можно направить световое излучение от точечных источников света.

Рис. 9

На рис. 9 показаны: точечный источник С расположенный на расстоянии L и основание ячейки S, на которой размещены элементы изображения a, b, c, d, e, f, g, h.

В зависимости от точки просмотра, точечное световое пятно на просвет для перемещающегося наблюдателя сканирует разные участки элементов изображения и в результате на экране множество ячеек складывается, как мозаика в единое изображение, которое может меняться в зависимости от угла просмотра.

Аннотация

Трёхмерное стереоскопическое телевидение. О.К. Никифоров. Санкт-Петербург, ООО "Флайт", тел: 9217509013, e-mail: nikok_spb@mail.ru; e-mail: flight_spb@mail.ru

Технические решения и способы съёмки для получения стереоскопических трёхмерных изображений. Экран для просмотра таких изображений с одним или множеством зрителей, статичных или перемещающихся относительно экрана, с возможностью "оглядывания, пространства изображения ", без фиксированных зон положения глаз и без применения специальных очков. Получение копии окружающего пространства.

Размещено на Allbest.ru