Мультивидовые дисплеи

Отображение
3D-контента
Дмитрий Ватолин
Video Group
CS MSU Graphics & Media Lab
Only for
Maxus 
Содержание

Способы отображения 3D-контента




Cтереоскопические дисплеи
Мультивидовые дисплеи
Волюметрические дисплеи
Голографические дисплеи
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
2
Only for
Maxus 
Способы отображения
Классификация

Стереоскопические
воспроизведение двух ракурсов (большинство
современных 3D дисплеев)

Мультивидовые
N различных ракурсов (современные безочковые дисплеи)

Волюметрические
Воспроизведение в дискретном воксельном пространстве

Голографические
Непрерывное световое поле, соответствующее реальному
объему сцены
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
3
Only for
Maxus 
Содержание

Способы отображения 3D-контента




Cтереоскопические дисплеи
Мультивидовые дисплеи
Волюметрические дисплеи
Голографические дисплеи
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
4
Стереоскопические
дисплеи
Only for
Maxus 

Два ракурса – для правого и левого глаза

Способы разделения ракурсов:

Очковые

Автостереоскопические


Лентикулярные линзы

Параллакс барьер
Слежение за зрителем (tracking)
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
5
Only for
Maxus 
Автостереоскопические
Лентикулярные линзы
При взгляде с разных
углов увеличиваются
разные участки
изображения
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Neil A. Dodgson, "Multi‐view autostereoscopic 3D display"
6
Only for
Maxus 
Автостереоскопические
Параллакс барьер
Слой материала
с набором
параллельных тонких
микрощелей,
за которыми
каждый глаз видит
соответствующий
столбец пикселей
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Neil A. Dodgson, "Multi‐view autostereoscopic 3D display"
7
Only for
Maxus 
Автостереоскопические


Проблема – необходимо «попасть» в правильную зону
Решение – увеличение количества видов
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Neil A. Dodgson, "Multi‐view autostereoscopic 3D display"
8
Only for
Maxus 
Содержание

Способы отображения 3D-контента




Cтереоскопические дисплеи
Мультивидовые дисплеи
Волюметрические дисплеи
Голографические дисплеи
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
9
Only for
Maxus 
Мультивидовые дисплеи


Развитие идей автостереоскопических дисплеев
Использование проекторных систем
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
10
Only for
Maxus 
Мультивидовые дисплеи
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
11
Only for
Maxus 
Мультивидовые
Параллакс барьерные и линзовые



Ширина щелевого
растра в пикселях –
количество
выводимых ракурсов
Резкое ухудшение
разрешения
по горизонтали
Проблема темных
полос между рядами
пикселов
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Neil A. Dodgson, "Multi‐view autostereoscopic 3D display"
12
Only for
Maxus 
Мультивидовые
Параллакс барьерные и линзовые
Современное решение:



Наклонные зоны и технология
субпиксельных элементов
Нет темных полос
Экран делится на зоны как
горизонтально, так
и вертикально – разрешение
падает равномерно
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Neil A. Dodgson, "Multi‐view autostereoscopic 3D display"
13
Only for
Maxus 
Мультивидовые
Увеличение зон просмотра
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Neil A. Dodgson, "Multi‐view autostereoscopic 3D display"
14
Only for
Maxus 
Мультивидовые
Параллакс барьерные и линзовые
Перспективное решение:



Голографические
оптические элементы (HOE)
Каждый элемент
преломляет свет в одном
из нужных направлений
Возможность разбиения
не только
на горизонтальные ракурсы,
но и на вертикальные
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
15
Only for
Maxus 
Мультивидовые
SeeLinder (Видео)
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Tomohiro Endo, "Cylindrical 3-D Video Display
Observable from All Directions"
16
Only for
Maxus 
SeeLinder
Серийные модели
Sony 360 3D Display
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
17
Only for
Maxus 
SeeLinder
Технология


Идея параллакс барьера
Дисплей вращается с большой скоростью внутри цилиндра
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Tomohiro Endo, "Cylindrical 3-D Video Display
Observable from All Directions"
18
Only for
Maxus 
SeeLinder
Технология
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Tomohiro Endo, "Cylindrical 3-D Video Display
Observable from All Directions"
19
Only for
Maxus 
Мультивидовые
Проекторные системы
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Wojciech et al., “3D TV: A Scalable System for Real-Time
Acquisition, Transmission, and Autostereoscopic Display of
20
Dynamic Scenes”, MERL MA 2004
Мультивидовые
Проекторные системы (Видео)
http://www.youtube.com/
21
Only for
Maxus 
TransCAIP
Съемка


64 камеры
Разрешение
камеры – 320x240
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Taguchi et al. “TransCAIP: Live Transmission of Light Field
from a Camera Array to an Integral Photography Display”,
ACM SIGGRAPH 2008
22
Only for
Maxus 
TransCAIP
Отображение




60 видов
Разрешение
экрана – 256x192
пикселя
Вертикальный
и горизонтальный
параллакс
Параметры
параллакса
настраиваемы
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Taguchi et al. “TransCAIP: Live Transmission of Light Field
from a Camera Array to an Integral Photography Display”,
ACM SIGGRAPH 2008
23
TransCAIP (Видео)
http://www.youtube.com/
24
TransCAIP (Видео)
Управление параллаксом
http://www.youtube.com/
25
Only for
Maxus 
Мультивидовые
Проблемы


Зон просмотра мало или они большие — при
переходе между зонами разница будет очень
хорошо видна
Очень много зон невозможно сделать технически
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
27
Only for
Maxus 
Мультивидовые
Оптимальное количество зон
Теоретически:



Зона просмотра не должна превышать диаметр зрачка:
Ширина зоны 3 мм, между глазами 20 зон
Необходимо минимум 30 зон, оптимально 60
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Neil A. Dodgson, "Multi‐view autostereoscopic 3D display"
28
Only for
Maxus 
Мультивидовые
Оптимальное количество зон
Эмпирически:

ширина зоны 21 мм, между глазами умещается 3 зоны,
один зритель:
9 зон — хороший результат
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Neil A. Dodgson, "Multi‐view autostereoscopic 3D display"
29
Only for
Maxus 
Мультивидовые
Оптимальное количество зон


Два зрителя — необходимо больше зон
Эмпирически: 28 зон просмотра
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
Neil A. Dodgson, "Multi‐view autostereoscopic 3D display"
30
Only for
Maxus 
Содержание

Способы отображения 3D-контента




Cтереоскопические дисплеи
Мультивидовые дисплеи
Волюметрические дисплеи
Голографические дисплеи
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
31
Only for
Maxus 
Волюметрические
Основной принцип


Конечный объем дисплея
Поле вокселей:



Объекты, способные
пропускать
или рассеивать свет
Объекты, способные
излучать свет
Заставляем нужные
воксели светиться
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
32
Only for
Maxus 
Волюметрические
Классификация
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
33
Only for
Maxus 
Волюметрические
Примеры реализаций



Рабочий объем задается
трехмерным массивом
диодов
По оптоволоконным
проводам передается
изображение
от оптомодулятора
Частота обновления
зависит от обновления
всего куба
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
34
Only for
Maxus 
Волюметрические
Примеры реализаций


Рабочий объем –
цилиндр
Отображение за счет
вращающейся сетки
диодов
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
35
Only for
Maxus 
Волюметрические
Примеры реализаций


Рабочий объем
задается массивом
жидкокристаллических
матриц
У каждой матрицы два
режима работы –
прозрачная
и отображающая
определенную
плоскость объекта
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
36
Only for
Maxus 
Волюметрические
Вращающаяся проекторная плоскость


Рабочий объем –
сфера
Отображение за счет
вращающейся
плоскости,
на которую
проецируется
изображение
каждого ракурса
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://www.youtube.com/
37
Only for
Maxus 
Волюметрические (Видео)
Вращающаяся проекторная плоскость
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://www.youtube.com/
38
Волюметрические (Видео)
Проекция на вращающуюся плоскость,находящуюся под углом
45° к проектору и нормальному углу обзора
http://www.youtube.com/
39
Only for
Maxus 
Содержание

Способы отображения 3D-контента




Cтереоскопические дисплеи
Мультивидовые дисплеи
Волюметрические дисплеи
Голографические дисплеи
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
40
Голография (Видео)
Пример современной голографической печати высокого качества
http://www.youtube.com/
41
Only for
Maxus 
Голографические дисплеи


Цель – с помощью дифракционных систем
плоских дисплеев в реальном времени получать
интерференционную картину, соответствующую
реальному световому полю наблюдаемой сцены
На сегодняшний день



Слишком затратны и сложны в реализации
Способны воспроизводить только статичные
изображения
Обладают только горизонтальным параллаксом
CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group)
www.compression.ru/video/
http://trigonal.ru/article_3d_displ/3d_displ.htm
42
КОНЕЦ ЛЕКЦИИ 3.