La autostereoscopía es cualquier método para mostrar imágenes estereoscópicas (agregando percepción binocular de profundidad 3D) sin el uso de cascos especiales o anteojos por parte del espectador. Debido a que no se requiere casco, también se le llama " 3D sin lentes " o " 3D sin lentes ". Hay dos enfoques amplios que se utilizan actualmente para acomodar el paralaje de movimiento y ángulos de visión más amplios: seguimiento ocular y múltiples vistas para que la pantalla no necesite detectar dónde se encuentran los ojos de los espectadores. [1] Algunos ejemplos de tecnología de pantallas autoestereoscópicas incluyen lentes lenticulares , barrera de paralaje , pantalla volumétrica , holográficay pantallas de campo de luz .
Tipo de proceso | Método de visualización de imágenes estereoscópicas |
---|---|
Sector (es) industrial (es) | Imagen 3D |
Principales tecnologías o subprocesos | Tecnología de visualización |
Inventor | Reinhard Boerner |
Año de invención | 1985 |
Desarrollador (es) | Instituto Heinrich Hertz |
Tecnología
Muchas organizaciones han desarrollado pantallas 3D autoestereoscópicas , que van desde pantallas experimentales en departamentos universitarios hasta productos comerciales, y utilizan una variedad de tecnologías diferentes. [2] El método de creación de pantallas de vídeo de pantalla plana autoestereoscópicas utilizando lentes fue desarrollado principalmente en 1985 por Reinhard Boerner en el Instituto Heinrich Hertz (HHI) de Berlín. [3] Los prototipos de pantallas de un solo visor ya se estaban presentando en la década de 1990, por Sega AM3 (Sistema de imagen flotante) [4] y el HHI. Hoy en día, esta tecnología ha sido desarrollada principalmente por empresas europeas y japonesas. Una de las pantallas 3D más conocidas desarrolladas por HHI fue la Free2C, una pantalla con muy alta resolución y muy buen confort logrado por un sistema de seguimiento ocular y un ajuste mecánico perfecto de las lentes. El seguimiento ocular se ha utilizado en una variedad de sistemas para limitar el número de vistas mostradas a solo dos, o para ampliar el punto óptimo estereoscópico. Sin embargo, como esto limita la visualización a un solo espectador, no se favorece para los productos de consumo.
Actualmente, la mayoría de las pantallas planas emplean lentes lenticulares o barreras de paralaje que redirigen las imágenes a varias regiones de visualización; sin embargo, esta manipulación requiere resoluciones de imagen reducidas. Cuando la cabeza del espectador está en una determinada posición, se ve una imagen diferente con cada ojo, dando una convincente ilusión de 3D. Tales pantallas pueden tener múltiples zonas de visualización, lo que permite que múltiples usuarios vean la imagen al mismo tiempo, aunque también pueden exhibir zonas muertas donde solo se puede ver una imagen no estereoscópica o pseudoscópica , si es que se puede ver.
Barrera de paralaje
Una barrera de paralaje es un dispositivo que se coloca frente a una fuente de imagen, como una pantalla de cristal líquido, para permitirle mostrar una imagen estereoscópica o multiscópica sin la necesidad de que el espectador use gafas 3D. El principio de la barrera de paralaje fue inventado independientemente por Auguste Berthier, quien publicó primero pero no produjo resultados prácticos, [5] y por Frederic E. Ives , quien hizo y exhibió la primera imagen autostereoscópica funcional conocida en 1901. [6] Aproximadamente dos años más tarde, Ives comenzó a vender imágenes de muestras como novedades, el primer uso comercial conocido.
A principios de la década de 2000, Sharp desarrolló la aplicación electrónica de pantalla plana de esta antigua tecnología para la comercialización, vendiendo brevemente dos computadoras portátiles con las únicas pantallas LCD 3D del mundo. [7] Estas pantallas ya no están disponibles en Sharp, pero aún están siendo fabricadas y desarrolladas por otras compañías. Del mismo modo, Hitachi ha lanzado el primer teléfono móvil 3D para el mercado japonés distribuido por KDDI. [8] [9] En 2009, Fujifilm lanzó la cámara digital FinePix Real 3D W1 , que cuenta con una pantalla LCD autoestereoscópica incorporada que mide 2,8 pulgadas (71 mm) en diagonal. La familia de consolas de videojuegos Nintendo 3DS utiliza una barrera de paralaje para imágenes en 3D; en una revisión más reciente, la New Nintendo 3DS , esto se combina con un sistema de seguimiento ocular.
Fotografía integral y matrices lenticulares
El principio de fotografía integral, que utiliza una matriz bidimensional (XY) de muchas lentes pequeñas para capturar una escena en 3-D, fue introducido por Gabriel Lippmann en 1908. [10] [11] La fotografía integral es capaz de crear ventanas. como pantallas autoestereoscópicas que reproducen objetos y escenas en tamaño real, con paralaje completo y cambio de perspectiva e incluso la señal de profundidad de acomodación , pero la realización completa de este potencial requiere una gran cantidad de sistemas ópticos muy pequeños de alta calidad y un ancho de banda muy alto . Hasta ahora, sólo se han producido implementaciones fotográficas y de video relativamente rudimentarias.
Los arreglos unidimensionales de lentes cilíndricos fueron patentados por Walter Hess en 1912. [12] Al reemplazar los pares de línea y espacio en una barrera de paralaje simple con lentes cilíndricos diminutos, Hess evitó la pérdida de luz que atenúa las imágenes vistas por la luz transmitida y eso hace imprime en papel inaceptablemente oscuro. [13] Un beneficio adicional es que la posición del observador es menos restringida, ya que la sustitución de lentes es geométricamente equivalente a estrechar los espacios en una barrera de línea y espacio.
Philips resolvió un problema significativo con las pantallas electrónicas a mediados de la década de 1990 inclinando las lentes cilíndricas con respecto a la cuadrícula de píxeles subyacente. [14] Basándose en esta idea, Philips produjo su línea WOWvx hasta 2009, con una resolución de hasta 2160p (una resolución de 3840 × 2160 píxeles) con 46 ángulos de visión. [15] La compañía de Lenny Lipton , StereoGraphics, produjo pantallas basadas en la misma idea, citando una patente mucho anterior para los lenticulares inclinados. Magnetic3d y Zero Creative también han estado involucrados. [dieciséis]
Pantallas de campo de luz compresiva
Con los rápidos avances en la fabricación óptica, la potencia de procesamiento digital y los modelos computacionales para la percepción humana, está surgiendo una nueva generación de tecnología de visualización: pantallas de campo de luz compresiva . Estas arquitecturas exploran el co-diseño de elementos ópticos y la computación compresiva teniendo en cuenta características particulares del sistema visual humano. Los diseños de pantallas compresivas incluyen dispositivos duales [17] y multicapa [18] [19] [20] que están controlados por algoritmos como la tomografía computarizada y la factorización de matriz no negativa y la factorización de tensor no negativo .
Creación y conversión de contenido autoestereoscópico
Dolby, Stereolabs y Viva3D demostraron herramientas para la conversión instantánea de películas 3D existentes a autoestereoscópicas. [21] [22] [23]
Otro
Dimension Technologies lanzó una gama de LCD conmutables 2D / 3D disponibles comercialmente en 2002 utilizando una combinación de barreras de paralaje y lentes lenticulares. [24] [25] SeeReal Technologies ha desarrollado una pantalla holográfica basada en el seguimiento ocular. [26] CubicVue exhibió una pantalla autoestereoscópica de patrón de filtro de color en la competencia i-Stage de la Consumer Electronics Association en 2009. [27] [28]
También hay una variedad de otros sistemas autostereo, como la pantalla volumétrica , en la que el campo de luz reconstruido ocupa un verdadero volumen de espacio, y la imagen integral , que utiliza una matriz de lentes de ojo de mosca.
El término visualización automultiscópica se ha introducido recientemente como un sinónimo más corto de la larga "visualización 3D autoestereoscópica de múltiples vistas", [29] así como del anterior y más específico "panoramagrama de paralaje". El último término originalmente indicaba un muestreo continuo a lo largo de una línea horizontal de puntos de vista, por ejemplo, captura de imágenes usando una lente muy grande o una cámara en movimiento y una pantalla de barrera cambiante, pero luego llegó a incluir síntesis de un número relativamente grande de vistas discretas.
A Sunny Ocean Studios, con sede en Singapur, se le atribuye el desarrollo de una pantalla automultiscópica que puede mostrar imágenes en 3D autostereo desde 64 puntos de referencia diferentes. [30]
Investigadores del Media Lab del MIT han desarrollado un enfoque fundamentalmente nuevo para la autoestereoscopía llamado HR3D . Consumiría la mitad de energía, duplicando la duración de la batería si se usa con dispositivos como la Nintendo 3DS , sin comprometer el brillo o la resolución de la pantalla; Otras ventajas incluyen un ángulo de visión más grande y el mantenimiento del efecto 3D cuando se gira la pantalla. [31]
Paralaje de movimiento: sistemas de vista única frente a sistemas de múltiples vistas
La paralaje de movimiento se refiere al hecho de que la vista de una escena cambia con el movimiento de la cabeza. Así, se ven diferentes imágenes de la escena a medida que se mueve la cabeza de izquierda a derecha y de arriba a abajo.
Muchas pantallas autoestereoscópicas son pantallas de vista única y, por lo tanto, no son capaces de reproducir la sensación de paralaje del movimiento, excepto para un solo espectador en sistemas capaces de seguimiento ocular .
Sin embargo, algunas pantallas autoestereoscópicas son pantallas de múltiples vistas y, por lo tanto, son capaces de proporcionar la percepción de paralaje de movimiento de izquierda a derecha. [32] Son típicas de este tipo de pantallas ocho y dieciséis vistas. Si bien teóricamente es posible simular la percepción del paralaje del movimiento de arriba hacia abajo, no se conoce ningún sistema de visualización actual que lo haga, y el efecto de arriba hacia abajo se considera menos importante que el paralaje de movimiento de izquierda a derecha. Una consecuencia de no incluir el paralaje en ambos ejes se hace más evidente a medida que se presentan objetos cada vez más distantes del plano de la pantalla: a medida que el espectador se acerca o se aleja de la pantalla, tales objetos exhibirán más obviamente los efectos del cambio de perspectiva alrededor. un eje pero no el otro, apareciendo diversamente estirado o aplastado para un espectador que no se encuentra a la distancia óptima de la pantalla.
Referencias
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enlaces externos
- Tridelidad
- Viva3D
- VisuMotion
- Explicación de los monitores autoestereoscópicos 3D
- Descripción general de las diferentes pantallas LCD autoestereoscópicas
- Representación para una pantalla interactiva de campo de luz de 360 ° , una demostración de autostereoscopía usando un espejo giratorio, un difusor holográfico y un proyector de video de alta velocidad demostrado en SIGGRAPH 2007
- Vídeo entre bastidores sobre la producción de pantallas autoestereoscópicas
- 3D sin gafas: ¿el futuro de la tecnología 3D?
- Influencia de la difracción en el campo de visión y resolución de imágenes integrales tridimensionales