В России разработан адаптивный 3D-дисплей (ФОТО)

Специалисты Лаборатории сверхбыстродействующей оптоэлектроники и обработки информации ФИАН и инженеры Исследовательского центра Samsung в Москве разработали 3D-дисплей, который может подстраиваться под конкретного пользователя

По словам Андрея Путилина, кандидату физико-математических наук, которому и принадлежит идея создания такого дисплея, для естественного формирования трехмерности недостаточно просто сформировать картинки для левого и правого глаза, а необходимо сформировать трехмерную модель объекта в мозгу человека, и только после этого он начнет воспринимать предмет как объемный. Также, считает Путилин, должно быть и с 3D- изображением предмета – люди должны погружаться в 3D-картинку с точки зрения своих действий. Ведь известно, что когда люди в обычной жизни просто смотрят на какой-либо объемный предмет, то при смене положения относительно него или повороте этого объекта они могут его рассматривать и таким образом у человека создается трехмерная картинка.

В случае, когда это ощущение объемности предмета формируется не естественным образом, то и сама модель объекта складывается неправильная – если в реальности повернуться в какую-либо сторону относительно объекта, то и сам это предмет должен повернуться к нам - дать рассмотреть себя, однако в современных 3D-кинотеатрах при изменении положения человека объект не меняется – человек поворачивает голову, и объект поворачивается - «гуляет» вместе с ней.

По словам специалистов, именно в этом и заключается неестественность, которая в итоге приводит к головным болям, являющимся естественными спутниками почти всех стереодисплеев (включая и те, в которых не надо одевать специальные стереоочки).

Еще один, так сказать, эффект-паразит появляется, когда человек приближается к объекту и глаз пытается сфокусироваться на самом объекте, но это ему не удается ввиду того, что предмет не реальный, а сформированный плоским дисплеем. При этом фокусировка сопровождается небольшим сдвигом оптической оси глаз: если предмет находится близко, то глаза человека сходятся, если далеко – то расходятся. Данные механизмы называются аккомодацией (настройка по фокусу) и конвергенцией (настройка по углу схождения оптических осей на предмете). Работать эти два механизма должны согласованно, но в большинстве дисплеев такая согласованность отсутствует, а значит добавляется еще один фактор в копилку причин возникновения головной боли.

Макет дисплея и программное обеспечение под него уже разработаны. Оформлен патент, права на который на территории нашей страны принадлежит российским исследователям

В случае когда объект «вылезает» из экрана (это называется выносом), у человека настройка по фокусу находится в плоскости дисплея, а конвергенция в виртуальной плоскости выноса, где он должен быть по параллаксу ракурсов правого и левого изображения. Получается противоречие. Если объект вышел из плоскости экрана не сильно, то и противоречие не очень сильное, но чем больше мы делаем вынос изображения за плоскость экрана, тем больше у нас рассогласование конвергенции и аккомодации. То есть во всех эффектных выносах это рассогласование значительное.

Чтобы решить данные проблемы, у специалистов и возникла схема адаптивного дисплея - не обычного стереодисплея, а адаптивной системы, которая каждому пользователю индивидуально показывает многоракурсную стереоинформацию. В общей зарисовке схема состоит из системы слежения за положением глаз человека, линзы, а также системы микропроекторов, строящих в области линзы увеличенное стереоизображение под каждый глаз, которое затем фокусируется на область их расположения.

Сглаживание проблем восприятия стереоизображения достигается за счет конструкции линзы (в патенте рассматриваются примеры голографических и микропризменных линз), а также за счет микропроекторов, которые проектирует сразу стереоизображение, при этом осуществляется подвижная настройка по фокусу и расстояние между проекторами также адаптивно меняется. По словам специалистов, подобная система позволяет как сгладить описанные проблемы, так и значительно сэкономить энергопотребление и вычислительные ресурсы.

По словам Андрея Путилина, объем световой энергии, попадающей в человеческий глаз от дисплея, составляет порядка миллионной доли от излучаемой энергии, а площадь света, проходящего в человеческий глаз, составляет 1-2 кв. мм. Умножив на два, мы получим то, что проходит в оба глаза человека, все остальное, соответственно, теряется. Именно поэтому, когда специалисты продумывали свою адаптивную систему, они закладывали в нее тот факт, что если мы не будем потреблять лишнюю энергию, а будем «выплевывать» ее исключительно только в то место, в котором находится человек, то дисплей будет потреблять очень мало энергии. Двух маленьких светодиодов будет вполне достаточно для того, чтобы отобразить информацию, и человеку это покажется очень ярким, говорит Андрей Николаевич Путилин.

Напоследок отметим, что экономия вычислительных ресурсов обеспечивается за счет распараллеливания компьютерной реализации системы - для отображения и обработки информации нужно именно столько «роботов», сколько человек участвует в просмотре видео.

«Представьте, у нас есть модель или трехмерное изображение какого-то объекта, тогда при изменении модели или угла зрения человека необходимо мгновенно выдавать новую информацию, согласно произошедшим изменениям или новому углу зрения. Когда вычислительные мощности естественным образом распараллеливаются, то есть работают на каждого человека в отдельности, это также значительно удешевляет систему», - подытоживает Путилин.

Основными преимуществами своей разработки специалисты называют следующие:

- «естественно» сформированная объемная картинка под конкретного пользователя;
- максимально возможная (для данной технологии) согласованность настроек по фокусу и углу схождения оптических осей на предмете;
- высокая экономичность системы.

Источник:  АНИ «ФИАН-информ»