Autostereoscopia , stereoscopia binoculară fără ochelari este un tip de stereoscopie în care perceperea unei imagini tridimensionale nu necesită dispozitive de separare sub formă de ochelari , stereoscoape și alte dispozitive plasate în fața ochilor observatorului [1] . O imagine tridimensională este percepută prin vizualizarea directă a unui ecran plat sau a unei fotografii și se numește autostereogramă .
Cele mai comune tehnologii de autostereoscopie sunt rasterul lenticular sau cu fantă , holografia , precum și afișajele stereo , inclusiv un câmp luminos . Autostereoscopia este utilizată în fotografie , cinematografie , televiziune , publicitate și în alte domenii de afișare a informațiilor vizuale. Principalul avantaj al principiului constă în disponibilitatea percepției unei imagini tridimensionale fără dispozitive suplimentare, precum și de către persoanele cu deficiențe de vedere care poartă ochelari.
Multe tehnologii de autostereoscopie sunt cunoscute în tehnologia modernă, inclusiv cele care utilizează oculografia . Dar cele mai multe dintre ele se bazează pe principiul raster al separării stereoperechilor. În acest caz, se poate folosi un raster lenticular, prismatic sau cu fante. Claritatea imaginii pe orizontală este inevitabil redusă, dar volumul acesteia este perceput cu încredere de majoritatea spectatorilor. Fiecare dintre cele două tipuri de raster oferă propriile sale avantaje și nu este aplicabil în toate cazurile.
Principiul se bazează pe suprapunerea diferitelor părți ale imaginii cu un grătar de dungi înguste opace atunci când sunt privite din puncte diferite. În acest caz, imaginile unei perechi stereo constau din aceleași benzi alternând una după alta. Ca urmare, fiecare ochi al observatorului vede prin fantele din grătar doar dungile părții perechii stereo destinate acestuia, în timp ce cele vecine sunt acoperite de raster.
Tehnologia a fost inventată independent de August Berthier, care nu a obținut rezultate practice, și Frederic Ives, care în 1901 a creat prima autostereogramă din lume bazată pe un raster cu fante [2] . Doi ani mai târziu, Ives a început să vândă astfel de imagini, inițiind utilizarea comercială a autostereoscopiei [3] . La 4 februarie 1941, la Moscova a început să funcționeze prima sală de cinema din lume echipată cu un ecran autostereoscopic fără ochelari cu ecran cu fante de sârmă [4] . La începutul anilor 2000, Sharp a lansat primul afișaj cu cristale lichide din lume care acceptă stereoscopie fără ochelari. Display-ul a fost instalat în loturi mici de două mărci de laptop -uri și a rămas de ceva timp unic. În 2009, camera foto stereo 3D Real Fujifilm FinePix W Series a fost lansată cu un LCD autostereoscopic de 2,8 inchi. Toate aceste afișaje, ca și afișajul consolei de jocuri Nintendo 3DS de mai târziu , se bazează pe tehnologia ecranului cu fante.
Pe lângă pierderile mari de lumină, un dezavantaj al unui ecran cu fantă este o zonă relativ îngustă, din care este vizibilă o imagine tridimensională. Drept urmare, observatorul trebuie să caute poziția optimă a ochilor în raport cu ecranul sau imaginea, iar dacă capul este mișcat accidental, efectul dispare. Rasterul cu fantă paralelă oferă un câmp vizual foarte îngust situat perpendicular pe planul ecranului. Pentru a extinde această zonă și a o muta într-un plan de sub ecran, care este mai convenabil pentru proiecția filmului, inventatorul sovietic Semyon Ivanov a sugerat utilizarea unui raster „perspectivă”, ale cărui fante converg într-un singur punct [2] . Unii producători de monitoare extind câmpul vizual controlând poziția benzilor de umbrire în funcție de semnalele de la senzorii de urmărire a ochilor .
Un raster cu lentile cilindrice a fost brevetat în 1912 de Walter Hess. Înlocuirea ecranului cu fantă cu lentile convergente de aceeași dimensiune a făcut posibilă reducerea drastică a pierderilor de lumină, ceea ce a făcut ca fotografiile cu un grătar suprapus să pară prea întunecate. Un alt avantaj a fost extinderea zonei de vizibilitate a imaginii stereo, care este prea îngustă pentru autostereogramele de barieră. Ca rezultat, o imagine tridimensională cu drepturi depline a devenit vizibilă nu dintr-o zonă limitată exact în fața centrului ecranului, ci și din punctele laterale. Datorită caracteristicilor rasterului lenticular, a devenit posibilă crearea autostereogramelor cu mai multe unghiuri , atunci când punctul de vedere al obiectelor capturate se schimbă atunci când capul observatorului se mișcă [5] . O astfel de autostereogramă se numește „panoragramă paralaxă” [6] .
La mijlocul anilor 1990, Philips a creat o tehnologie de afișare stereo cu un raster lenticular, ale cărei lentile erau situate exact deasupra liniilor de pixeli corespunzătoare imaginilor parțiale ale unei perechi stereo. Un astfel de dispozitiv permitea monitoarelor din seria WOWvx să primească o imagine stereo fără ochelari cu o rezoluție de până la 2160p la 46 de unghiuri de vizualizare posibile [7] . StereoGraphics produce monitoare cu un design similar, dar cu un raster lenticular oblic.
Cu puțin timp înainte de inventarea lui Hess în 1908, Gabriel Lippmann a propus o tehnologie de fotografiere printr-o matrice bidimensională de microlentile sferice [8] . În acest caz, devine posibil să se obțină imagini volumetrice care reproduc cu acuratețe obiectele capturate în dimensiunea lor originală. Fiecare dintre microlentile formează o imagine parțială a obiectului în propriul său unghi , care diferă de unghiurile celorlalte lentile. Drept urmare, la reproducerea unei imagini realizate în acest fel, observatorul vede o imagine tridimensională a obiectelor fotografiate, „atârnând” în spatele plăcii fotografice la aceeași distanță ca în momentul fotografierii [9] . Cu orice deplasare a capului, unghiul de vizualizare se schimbă în același mod ca și în cazul privirii în jurul obiectelor originale. O astfel de imagine cu mai multe unghiuri este uneori numită aspectgramă sau imagine integrală. Dezavantajul aspectografiei este considerat a fi un câmp unghiular mic , limitat de perioada rasterului microlensului. Prin urmare, fotografia integrală este potrivită doar pentru fotografierea obiectelor mici, proporționale cu dimensiunea unei plăci cu raster. În ceea ce privește natura imaginii rezultate și alte caracteristici, fotografia integrală este apropiată de holografia inventată mai târziu și, prin urmare, este uneori numită holografie fasciculă sau incoerentă [8] .
Holografia , inventată în 1947 de fizicianul maghiar Denes Gabor , a devenit tehnologia care oferă cea mai avansată autostereoscopie [10] . La înregistrarea hologramelor, nu se folosesc lentile , iar în loc de forma obiectelor fotografiate și distribuția luminii pe acestea, câmpul de undă al luminii reflectate de aceste obiecte este înregistrat direct. Pentru a face acest lucru, ele sunt iluminate de surse de lumină coerente , care sunt lasere de diferite tipuri. Lumina laser reflectată de obiecte este adăugată undei de referință din aceeași sursă, formând un model de interferență pe suprafața unei plăci fotografice de înaltă rezoluție, constând din dungi microscopice alternante [11] . Atunci când placa fotografică dezvoltată este iluminată cu aceeași lumină, datorită difracției la marginile benzilor modelului de interferență, aceasta este refractată, formând un câmp de undă identic cu cel existent la momentul înregistrării hologramei [12] . Ca urmare, observatorul vede o imagine virtuală a obiectelor capturate „atârnând” la aceeași distanță de placa fotografică ca și obiectele în sine. În același timp, imaginea arată voluminoasă și multi-unghi, permițându-vă să „priviți” în spatele obiectului capturat atunci când capul este deplasat [10] . În ciuda acurateței și realismului expunerii obiectelor, holografia nu și-a găsit o aplicație practică largă în fotografie și cinema datorită complexității tehnologice și a necesității de surse de lumină coerente.
| imagine stereo | |
|---|---|
| Tehnologie | |
| Percepţie | |
| Aplicație, produse | |