Трёхмерные образы выросли из скоростного зеркала
Новое устройство, созданное в Соединенных Штатах, способно вывести средства развлечения, рекламы либо работы с графикой на новый уровень. Желаете выяснить, как создать всецело объёмный образ предмета, замечательно замечаемый фактически с любой стороны? Знакомьтесь: в дело вступает автостереоскопический всенаправленный дисплей.
Виновники торжества — это Эндрю Джонс (Andrew Jones) из университета креативных разработок университета Южной Калифорнии (USC Institute for Creative Technologies), его коллеги оттуда же, и — из компаний Fakespace Labs и Сони, каковые продемонстрировали на выставке SIGGRAPH 2007 необыкновенный дисплей.
Чудо-аппарат демонстрирует всецело трёхмерную графику, которая выглядит «верно» с любой точки обзора. А также — при смещении зрителя вверх и вниз от объекта.
Обратите внимание, это устройство окружено со всех сторон стеклом и на дальнем от зрителя стекле отражается та же самая голова, причём мы видим её затылок, как если бы предмет вправду стоял в витрине (кадр USC Institute for Creative Technologies).
В базе «360-градусного интерактивного дисплея светового поля» (Interactive 360-Degree Light в наше время Display), таково полное наименование изобретения, лежит скоро вращающееся наклонное зеркало, покрытое неким «голографическим рассеивателем».
Он создаёт, как пишут авторы новинки, анизотропную отражающую поверхность, которая направляет очень скоро изменяющиеся кадры строго в собственную точку пространства. Над зеркалом закреплён проектор, что экспериментаторы сделали на базе серийного. Но его было нужно доработать, дабы он имел возможность выдавать практически 6 тысяч кадров в секунду, «подготавливаемых» для него стандартной, но замечательной графической картой.
Анизотропное зеркало — одна из основных подробностей нового дисплея (кадр USC Institute for Creative Technologies).
Так, пока зеркало успевает повернуться от позиции, в то время, когда оно направлено совершенно верно на правый глаз наблюдателя до точки, в которой оно обращено на левый глаз, проектор успевает поменять изображение, и несколько раз. И наблюдатель постоянно видит стереопару, пребывав в любом месте в полном 360-градусном круге около прибора.
Так что, обойдя по кругу дисплей, показывающий, скажем, голову человека, зритель заметит и лицо, и профиль, и затылок, как будто бы перед ним — настоящая скульптура (смотрите видео, файл MOV; 86,6 мегабайта). По принципу это напоминает давешний экспериментальный аппарат Hitachi Transpost, но по возможностям и сложности идёт куда дальше японской разработки. Так что позволяйте разбираться.
В случае если делать выводы лишь по наружности, установка устроена несложно (иллюстрация USC Institute for Creative Technologies).
Электроника тут непрерывно отслеживает положение глаз зрителя по расстоянию и вертикали от зеркала, подстраивая выводимую трёхмерную графику в соответствии с изменяющейся высотой (либо удалённостью) точки зрения. Потому в случае если наблюдатель присядет либо, наоборот, поднимется на цыпочки, он постоянно увидит объект под верным углом (другими словами взглянуть на него сверху и снизу), и у человека появится полная иллюзия трёхмерности.
Существуют стереоскопические дисплеи, каковые показывают не смотря на то, что и объёмный снимок предмета, но — с одной точки зрения, так что заметить у персонажа, наблюдающего прямо на вас, макушку либо затылок, приподнявшись вверх, либо отклонившись в сторону — у них запрещено. Light Field Display же это разрешает.
Примечательно, что множество изображений, показывающих объект с различных точек зрения (и составляющих один единственный кадр), программа пакует в единственное цветное 24-битное изображение, которое и пересылается на проектор по стандартному интерфейсу DVI. Проектор же декодирует данный кадр в отдельные «пространственные» картины, развёртываемые им по полной окружности около прибора (иллюстрация USC Institute for Creative Technologies).
Но для чего необходимы пять с лишним тысяч кадров в секунду? Весьма легко. Объёмная графика в данной совокупности выводится с частотой от 15 до 20 кадров в секунду.
Но это та частота, что обуславливает плавность перемещения призрачных объектов, как в случае если они сами подвижны (бегущий человек, к примеру), так и в случае если подвижен наблюдатель, обходящий объект, скажем, по кругу.
Но наряду с этим любой таковой кадр «кино», для результата объёмности, состоит, со своей стороны, из 288 отдельных кадров, любой из которых показывает объект сейчас времени, но мало с другой позиции.
Разрешение изображения в необыкновенном дисплее образовывает 768 ? 768 точек, а вместо диагонали экрана авторы показывают количество пространства, в котором отображается картина — куб со стороной 13 сантиметров. И пускай возможности отображения графики в цвете у данного аппарата до тех пор пока скромны, изобретатели трудятся и над данной проблемой (кадр USC Institute for Creative Technologies).
Так и получается, что, делая один оборот, зеркало должно выдать чуть ли не три много картин, направив каждую в сектор обзора шириной всего 1,25 градуса.
Темп же вращения зеркала обязан составлять 20 оборотов в секунду, дабы зритель с любой позиции постоянно видел все 20 «главных» кадров этого подлинно объёмного видео (более детально о совокупности и способах обработки графики для неё возможно определить из этого PDF-документа).
В случае если перед трудящимся дисплеем поставить несколько фотокамер, то возможно нормально отснять… (кадр USC Institute for Creative Technologies).
Столь умный принцип работы установки настойчиво попросил от её авторов создания: выдачи методов и новых обработки диалоговой трёхмерной графики с применением OpenGL; выдачи и методов обработки в трёхмерном виде сфотографированных световых полей; математических способов, снабжающих генерирование верных правильного параллакса и перспектив при перемещении наблюдателя между различными позициями около прибора (по высоте и по расстоянию от него, а по окружности, как уже светло, это обеспечивается само собой, за счёт вращения зеркала) и, само собой разумеется, инновационного анизотропного рассеивающего зеркала.
Кроме этого было нужно вносить трансформации в проектор, разрешившие разогнать его аж до 5760 кадров в секунду (288 ? 20)!
…Стереопары. Они говорят о том, что для наблюдателя изображение на дисплее вправду объёмно (кадр USC Institute for Creative Technologies).
Примечательно, что совокупность может как показывать заблаговременно сгенерированное видео, так и выступать в роли интерактивного дисплея, с которым пользователь может произвольно вращать замечаемый объект мышкой либо джойстиком по всем трём осям (в указанном выше видео имеется и данный момент).
Совокупность уже способна трудиться с несложной цветной графикой, но создатели прибора собираются его усовершенствовать, дабы он имел возможность выводить полноцветные изображения с заметно большей частотой кадров, чем нынешние скромные 20 в секунду.
«Звезды смерти» из «Звёздных войн» (Star Wars) нам не продемонстрировали, но имперские истребители TIE starfighter в презентационном ролике засветились неоднократно (кадр USC Institute светло синий Creative Technologies).
Но, и по сей день дисплей создаёт чувство. Так как быстровращающееся зеркало делается практически незаметным, а зритель видит только предметы, висящие перед ним. Причём — в верном ракурсе с любой позиции.
И в один момент столь же верно видят данный объект другие наблюдатели (какое количество бы их ни было), стоящие около аппарата.
Новая совокупность не испытывает недостаток в особых очках и не страдает размытостью картины под некоторыми углами либо малым углом обзора, в котором создаётся иллюзия объёмности. Так что из всех ранее выстроенных совокупностей трёхмерного отображения 360-Degree Light Field Display самый близок к той фантастической установке, что показывала громадный плавающий в воздухе разрез «Звезды смерти» в «Звёздных войнах».
Возможно заявить, что инженеры воплотили ту установку в действительности (в фильме она была, ясно, только смоделирована). Отличие между нынешней новинкой и киношным прототипом, в неспециализированном-то, лишь в размерах.
