Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 17.04.2009
Последнее обновление: Доработана: 27.10.2009

Часть 10      Многоракурсное стереоизображение

 

 

       Аннотация.         В этой части проводятся некоторые рассуждения об особенностях построения многоракурсных стереосборок на экране ноутбука.

 

 

На рисунке 1 представлена схема наблюдения условного объекта. Наблюдение ведётся из трёх разных точек (1, 2 и 3), соответственно, по трём разным направлениям (1, 2 и 3).

Рис. 1

Каждое из направлений наблюдения будем называть ракурсом. А точку, из которой ведётся наблюдение – точкой ракурса.

На рисунке 1 показан плоский объект. Поэтому разноракурсные изображения этого объекта практически не будут отличаться друг от друга. Разве что, изображение по ракурсу 2 будет иметь несколько большую ширину, чем изображения по боковым ракурсам.

На рисунке 2 рассматривается условно-трёхмерный объект с рельефами «а» и «б».

Рис. 2

При анализе этой схемы можно ожидать, что на изображении по ракурсу 3 будет отсутствовать отображение рельефа «а».

На изображении по ракурсу 1 будет невидимой правая сторона рельефа «а» и укорочена ширина правой стороны рельефа «б».

На изображении по ракурсу 2 исчезает левая сторона рельефа «б» и расширяется видимая ширина правой стороны этого же рельефа.

Таким образом, все три изображения, полученные по разным ракурсам, будут уже существенно отличаться друг от друга.

Теперь представим себе, что все точки ракурсов совпадают со зрачком наблюдателя. На рисунке 3 зрачок наблюдателя отображается жёлтым эллипсом.

Рис. 3

Возникает парадоксальная ситуация, когда на сетчатку одновременно попадают три разных изображения одного и того же объекта. Эти изображения должны каким-то образом суммироваться в одно единственное.

В реальной жизни, слава Богу, такая неразрешимая задача, скорее всего, не встретится, так как расстояние от зрачка до объекта будет хотя бы в 50 раз больше диаметра зрачка. Комфортным расстоянием для чтения книги считается расстояние в 250мм. То есть, примерно, в 62 раза больше диаметра зрачка (если принять диаметр зрачка равным 4мм). Для рассматривания объёмного изображения на экране монитора комфортной величиной можно считать расстояние в 500мм. То есть, такое расстояние, которое превышает диаметр зрачка примерно в 125 раз.

На рисунке 4 показана схема рассматривания нашего объекта с расстояния, похожего на реальное (в произвольном масштабе).

Поскольку угол между крайними ракурсами в реальной ситуации резко уменьшен, постольку и разница в изображениях по разным ракурсам тоже становится практически незаметной. Как следствие этого – существенное упрощение смесительной задачки для сетчатки глаза.

Но и это ещё не всё.

Рис. 4

Если принять во внимание, что площадь нервных окончаний на глазной сетчатке имеет реальный размер (отнюдь – не бесконечно малый), то сетчатка может отличать на объекте один участок от соседнего только тогда, когда размер этого участка не меньше некоторой величины, определяющей разрешающую способность глаза.

На рисунке 5 предложена схема для расчёта минимального различаемого пятна в зависимости от расстояния наблюдения.

ПРИМЕЧАНИЕ

Диаметр зрачка принят равным 4мм.

Рис. 5

L - расстояние наблюдения

е - размер различаемого пятна

β - телесный угол наблюдаемого пятна

В предыдущей статье уже упоминалось о том, что для среднестатистического человека угловая разрешающая способность составляет 1 угловую минуту.

В рамках этого ограничения можно записать:

Если принять L = 500мм, то выходит:

Из этого следует, что формировать на экране монитора изображение с размерами его изобразительных элементов, меньших, чем 0.145мм, совершенно бессмысленно. С расстояния L = 500мм наблюдатель всё равно не сможет его разглядеть.

Учёт полученного результата для определения величины смещения фотоаппарата во время стереосъёмок будет использован позже. Сейчас же меня больше интересует построение многоракурсной стереосборки на экране ноутбука.

В настоящее время типичный жидкокристаллический экран имеет расстояние между соседними пикселями, равное, примерно, 0.25мм (В предыдущей статье называлась цифра 0.24мм). Такое расстояние само по себе уже превышает минимальный размер видимого в изображении элемента. Ещё и по этой причине элемент изображения, меньший, чем 0,145мм, не только был бы невидимым, но он даже и на экране-то не сможет зарегистрироваться. Из-за больших размеров пикселей видимое на экране изображение воспринимается, с неизбежностью, несколько «зернистым». Если же учесть, что для двухракурсной стереосборки расстояние между соседними пикселями приходится увеличивать в два раза, то, разумеется, неизбежно появляется и заметное увеличение «зернистости».

Тогда о каком приличном изображении можно говорить при количестве ракурсов более двух? Там ведь и расстояния между соседними элементами увеличатся в соответствующее число раз.

В общем случае, если не принимать во внимание технологические ограничения при регистрации многоракурсной стереосборки на носитель (в нашем случае – на экран ноутбука), то, чем больше ракурсов, тем более комфортным становится наблюдение восстановленного изображения. С одной стороны – увеличение количества ракурсов обеспечивает увеличенный угловой обзор восстановленного стереоизображения. С другой стороны - позволяет наблюдателям с различным межзрачковым расстоянием быстро находить позицию для удобного просмотра стереоизображения.

Считается, что количество ракурсов должно быть не менее девяти.

Но тогда расстояние между соседними пикселями одной картины тоже окажется равным девяти шагам межпиксельного расстояния экрана. Это уже – не «зернистость», а настоящее «решето».

ПРИМЕЧАНИЕ

Имеются, как минимум ЧЕТЫРЕ лазейки, используя которые можно обмануть наблюдателя. (Во всяком случае, ЧЕТЫРЕ вижу я лично).

- Показывать стереоизображения только на КРУПНОформатном экране, предназначенного для просмотра с большого расстояния. Впрочем, и в этом случае разрешение экрана будет скорее всего 1920х1080пкс. Такой экран сможет обеспечить расстояние между соседними пикселями одной картины в девятиракурсной стереосборке, равное 4,5мм (Шаг между пикселями такого экрана будет иметь размер порядка 0,5мм). Оптимальным решением будет изготовление экрана с количеством пикселей (хотя бы по горизонтали) больше, чем 1920.

- Изменить ортогональную структуру расположения пикселей на экране на ГЕКСАгональную. Это позволит уменьшить выше обозначенное расстояние до 2,25мм. При этом, разумеется, необходимо будет и сепаратор выполнить гексагональным.

- ИЗБЕГАТЬ демонстрации на экране статичных изображений.

- ОТКАЗАТЬСЯ от мелких изобразительных элементов в изображениях. К примеру, такой экран не подходит для демонстрации стереоизображения цветов, но подходит для мультиков.

В общем и целом приходится признать, что на экране обычного ноутбука построение многоракурсной стереосборки вряд ли даст хорошие результаты в ближайшие годы!

НО!

Дорогой посетитель моего сайта, предлагаю Вашему вниманию ФОКУС!

Суть его – в следующем:

А что будет, если полностью отказаться от вшихтовки?! Другими словами – показывать каждое новоракурсное изображение на одних и тех же пикселях экрана, но по очереди! В этом случае каждая из ракурсных картин будет отображаться на экране с максимально возможной полнотой (для данного конкретного экрана).

Одновременно (синхронно) с переключением экрана на следующее ракурсное изображение предлагается смещать сепаратор. Ведь многоракурсность работает только в том случае, если наблюдатель перемещает свои глаза по горизонтали. Если же наблюдатель не производит такого перемещения, то изображения остальных ракурсов остаются неиспользованными. Другими словами – для рассматривания каждого из ракурсных изображений необходимо поместить глаз в точку, соответствующую просмотру изображения именно по требуемому ракурсу!

Частота переключений кадров и смещения сепаратора выбирается из условия, чтобы каждый кадр появлялся на экране не реже, чем 20 раз в секунду.

В этом случае для двухракурсной стереосборки (обычная стереопара) следует выбрать частоту не ниже, чем 40Гц. Для девятиракурсной – 180Гц.

ПРИМЕЧАНИЕ

Я пока не могу изготовить требуемый сепаратор, но думаю, что вариантов – всего два. Для массового производства – это жидкокристаллическая технология. Для домашнего изготовления – механический привод. Думаю также, что сепаратор из стекла с управляемой прозрачностью едва ли подойдёт из-за его невысокой частотной характеристики.

Если принять максимально разрешённое межзрачковое расстояние равным, например, 72мм (хотя я знаю людей с межзрачковым расстоянием больше этой величины), то расстояние между точками ракурсов для девятиракурсной стереосборки составит 9мм. Это означает, что, глаз наблюдателя смещаясь в сторону, через каждые 9мм будет воспринимать изображение по новому ракурсу.

Схема обсуждаемого варианта представлена на рисунке 6.

Точки ракурсов, показанные сплошной заливкой, обозначают некое базовое межзрачковое расстояние (например, Rc =63мм). Остальные точки ракурсов условно отмечены разным цветом. Сепаратор, отмеченный на подрисунках разными цветами (в соответствии с цветовым обозначением точки ракурса), является, тем не менее, единственным чёрно-прозрачным для всех ракурсов.

Экран изображён цветным пунктиром – «для красоты».

Рис.6

Это пока всё, что я имею сказать.


Просмотров: 2999

Комментарии к статье:


Ваще сообщение:
 

 

Добавить комментарий

[B] [I] [u] [S] [2] [2]       [TAB] [∑] [∓] [≈] [≠] [≤] [≥] [π] [×] [√]       [RED] [GRE] [BLU]

[α] [β] [Γ] [γ] [Σ] [σ] [Δ] [δ] [Ω] [ω] [μ] [Λ] [λ]