BG66655B1 - Устройства и метод за получаване на стереоизобрежения - Google Patents

Abstract

Устройствата и методът са приложими за получаване на триизмерни релефни изображения върху електронна плоскост - електронен екран или електронна хартия. Съгласно тях се получава 3D релефно изображение върху електронен екран или електронна хартия (1), при което се генерират полигонни модели, които се проектират върху плоската повърхност на екрана (1), при което на всяка точка на изображението се задават безкрайно много стойности при различно отклонение спрямо посоката на ортогоналния полигон, който се проектира върху дадената точка, като се изменя ъгълът на обзора и видимото изображение, при което се изобразява формата на 3D обекта чрез предаване на основното направление на отразената от повърхността на екрана или хартията (1) светлина чрез стереопиксели (13), които предават различно изображение за различните ъгли към плоскостта на екрана или хартията (1).

Description

Област на приложение

Настоящото изобретение се отнася до устройствата и метода за получаване на стереоизображения, които са приложими за получаване на триизмерни релефни изображения върху електронна плоскост електронен екран или електронна хартия.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са методи и устройства за получаване на стереоизображение с помощта на стереодвойки - две различни изображения за лявото и дясното око. В 3D екраните тези методи се реализират с помощта на стереоскопичен (използващ очила) и автостереоскопичен метод. Стереоскопичните екрани позволяват да се получи качествено псевдостереоизображение - изображението остава неизменно при различните ъгли на гледане. Стереоскопичните екрани не зависят от броя и положението на наблюдателите, тъй като разделянето на лявото и дясното изображение се осъществява с помощта на очила. Това опростява и подпомага техническата реализация на стереоефекта, но не позволява непосредствено визуално възприемане без използването на очила. За отстраняване на този недостатък се използват автостереоскопични екрани.

Всички известни методи за получаване на автостереоскопични изображения (дисплей, основан на паралакс-бариера, растеров дисплей, последователно временен дисплей) зависят от положението на наблюдателя и разположението на неговото ляво и дясно око.

Освен големите технически трудности, свързани с разделното транслиране на изображението към лявото и дясното око на всеки от зрителите, възниква също така и проблем със съвпадането на лявото изображение със зоната на обзора на дясното око и обратно. Това се случва при прекадено близко разположение на зрителите или при рязко изменение на тяхното местоположение. Освен това лентикулярната лещорастерова технология, използвана както в автостереоскопичните екрани, така и в стереоскопичните, създава противоречие между конвергенцията и акомодацията. Това предизвиква неприятни усещания и умора на очите при възприемане на стереоизображението. Тези методи и устройства също така не могат да предават (показват) реалния паралакс (трансформираното изображение реално се явява псевдостереоизображение).

Известни са различни механизми на зрително възприемане на триизмерното пространство. Например, геомерическата перспектива (градиент на величините) и сфомато (chiaroscuro), въздушната перспектива (намаляване на резкостта и изменение на общия спектър при отдалечаване), използвани от художниците в епохата на Ренесанса. Вертикалната перспектива (височината и положението на обекта в полезрението), използвани от художниците в древните Китай и Япония. Разпределение на светлината и сенките, на което се базира европейската рисувална (художествена) школа и триизмерната илюзия на Ешер (Escher). Монокулярният паралакс (паралаксът на движението или реалният паралакс), вергентните движения на очите, акомодацията на очния кристал, разпределението на възприеманите обекти на фигури и фон, създаването на прегради (затваряне на повърхностите), относителните размери. Но най-ефективен механизъм на обемното зрение е билокулярният паралакс (стереопсис), основан на различията (диспарентността) на монокулярните изображения, възприемани от лявото и дясното око. На възприемането на дълбочината и отдалечеността с помощта на стереопсиса и акомодацията се базира принципът на работа на повечето серийно произвеждани 3D екрани. А при обемометричните екрани стереопсиса служи за предаване на формата на 3D обекта. За първи път пълноценно изображение на базата на бинокулярния паралакс е било създадено през 185 8 г. от Шарлем Д. Алмейда. Неговият метод, наречен по-късно анаглиф, е бил основан на известното разпределение на двуцветното изображение с помощта на светофилтри. В 1896 г. Бертие изобретил метод за получаване на автостереоскопични изображения (видими без използване на очила) с помощта на растерна решетка. А в 1908 г. Липман изобретил метод на оптичния растер (пентикулярен). С не големи изменения тези технологии са се запазили до наши дни. На разделението на стереодвойката с помощта на цветни светофилтри, поляризационни филтри или оптически затвори (ключалки) е основан принципът на работа на стереоско личните 3D екрани, а методът паралакс-бариера се използва в повечето автостереоскопични екрани.

Стереоскопичните екрани, използващи червени и сини (зелени) филтри изкривяват цветовата информация и предизвикват временно нарушение на цветоусещането. Този недостатък е избегнат при екраните, използващи течно кристални затвори (ключалки). За да се избегне трептенето на изображението, времето на превключване при тях трябва да бъде достатъчно малко. В Япония такива дисплеи са използвани в системата на обемната спътникова телевизия. Но тяхното прилагане е ограничено, тъй като използваният за създаване на дълбочинен ефект и различна отдалеченост бинокулярен паралакс предизвиква нарушения в естественото възприемане и води до умора на очите. За отстраняване на дискомфорта от използването на очила са били разработени множество паралаксни системи без очила. Реализацията на метода паралакс-бариера е разкрит в US патент 5969850. Светлината от пиксели, формиращи субкадри, се предава през вертикален просвет в различни направления, по едно направление за всяка точка на обзора. При това числото на хоризонталните пиксели на 2D дисплея ограничава числото на направленията на обзора. Противоречието между акомодацията и конвергенцията също се запазва. Освен това дисплеят е много неефективен по отношение на светлината. Само малка част от светлината, излъчвана от пикселите, достига до наблюдателя.

Още един метод и устройство за получаване на стереоизображения, видими под различни ракурси (ъгли) на обзора са разкрити в патент WO 1998/034411. При тях няколко 2D дисплея, осветяеми чрез лазерни светодиоди, се използват за създаване на 3D изображение, а специален екран се използва за предаване на това изображение под различни ъгли на обзора. Броят на 2D дисплеите, необходими за показване на 3D изображение е съпоставимо с броя на ракурсите (ъглите) на обзора. За всеки от 2D дисплеите се използва отделна система за проектиране, което води до много висока цена.

Известен е метод за получаване на плоски фокусиращи елементи с помощта на микроогледала, разположени в една плоскост и ориентирани под различни ъгли (Patent US 6600591 В2, US 6870660 В2, US 7095548 Bl).

Такива лещи, създадени на базата на микроогледала се използват в много съвременни устройства видеопроектори, 2D и 3D телевизори и др. Микроогледалната леща представлява пример за плоско устройство, което напълно възпроизвежда фронта на светлинната вълна, отразена от аналогичен вдлъбнат огледален елемент. Също така е известен метод за получаване на 3D ефект с помощта на микроогледала, разположени в една плоскост и ориентирани под различен ъгъл на наклона ЕР 0710508/ ЕР 1700640). Методът и устройството, описани в този патент позволяват да се получат прости 3D изображения такива, като например дъга или полусфера с помощта на постоянни магнити. По този начин стереоефектът се постига без използване на стереодвойки. Лявото и дясното око на наблюдателя винаги виждат различно изображение, тъй като плоският микроогледален елемент напълно възпроизвежда отражението на светлината от аналогичен обемен елемент.

Известни са два типа 3D екрани - екрани, предаващи реално 3D изображение (обемометрически дисплеи), които засега са на стадии на експериментални модели и екрани, предаващи псевдо 3D изображение (стереоскопични и автостереоскопични екрани), които са в серийно производство от много производители. Обемометричните дисплеи възпроизвеждат обемното изображение с помощта на воксели (volume pixeO-точки), разположени в обем, а не в една плоскост, както в обикновените 2D екрани. Пример за такива дисплеи са екраните, състоящи се от няколко течно-кристални екрани, създаващи обемно изображение за сметка на бързото преместване на съответното изображение напред-назад, или така нареченият холографски дисплей, представляващ бързо въртящ се екран, на който лазерен лъч проектира триизмерното изображение, видимо от всички страни. Такива дисплеи създават изображение, предаващо реалния паралакс и не предизвикват никакъв дискомфорт, тъй като няма противоречие между акомодацията и конвергенцията. Но техническите трудности, възникващи при разработката и високата цена не им позволяват да преминат от стадия на разработка към серийно производство. Освен това еднаквата прозрачност на близките слоеве воксели за предните слоеве, показващи както фронталната, така и обратната страна на 3D обекта, създава неприятния ефект на прозрачност на изображението. Това налага активната разработка и внедряване на псевдо-триизмерни екрани по технологии, изобретени преди около сто години. (Independently by both Jacobson and Berthier around 1896, Frederick E. Ives of the U.S. in 1903, Estenave of France in 1906). Във всички тези методи за получаване на стереоефект се прилага принципът на стереодвойката (две различни изображения за лявото и дясното око). Т.е. използва се бинокулярния механизъм на стереоскопическо възприемане, характерно за зрителната система на човека. За създаването на стереоефект по този начин е достатъчно едновременно да се транслират две изображения, съответстващи на различни ракурси на обзора, имащи различна поляризация, различни спектрални характеристики, или някакво друго различие, позволяващо да се разделят дясното и лявото изображение с помощта на очите. Простотата на този метод дава възможност да се получи качествено псевдо-стерео изображение, без сериозно влошаване на контраста.

Но непосредственото възприемане на такова триизмерно изображение е невъзможно. Опитите да се получи стереоефект с помощта на стереодвойка, без да се използват очила, довеждат до технически сложни и неефективни автостереоскопически системи. Вместо разделяне на изображението чрез оптически филтри (очила) в тези системи се използва точното фокусиране на стереодвойката към очите на зрителя. Тъй като очите на зрителя е невъзможно да бъдат фиксирани в едно положение и различни зрители могат да се окажат на една линия относно екрана, то неизбежно възниква проблема от наслагването на лявото изображение на зоната на обзора на дясното око и обратно. Необходимостта точно да се следи за положението на очите на зрителя прави системата изключително сложна и скъпа, а противоречието между акомодацията и конвергенцията, присъщо на екраните, използващи лентикулярна технология води до умора на очите и прави гледането (използването) на съвременните 3D екрани недостатъчно комфортно.

При методите, използващи бинокулярния паралакс за предаване формата на 3D обектите са избегнати недостатъците, съществуващи при системите, създаващи 3D ефект с помощта на предаване на дълбочина и разстояние. Пример за използване на бинокулярния паралакс е обемометричният дисплей с присъщите за него недостатъци.

Техническа същност на изобретението

Задача на настоящото изобретение е да бъдат създадени метод и устройства за получаване на стереоизображения, при които електронен екран или електронна хартия, съставени от стереопиксели да излъчват или отразяват светлината с различна интензивност от различни ъгли на обзора. По този начин всеки от пикселите да предава (отразява) не само прехода от светло към тъмно, но да изменя яркостта си в зависимост от ъгъла на обзора (местоположението на гледащия), който е различен за лявото и дясното око на зрителя (на гледащия).

Методът за получаване на стереоизображение, съгласно изобретението включва получаване на 3D релефно изображение върху електронен екран или електронна хартия, при което се генерират полигонни модели, които се проектират върху плоската повърхност на екрана, при което на всяка точка на изображението се задават безкрайно много стойности на яркост (градиент) при различно отклонение спрямо посоката на ортотоналния полигон, който се проектира върху дадената точка, при което като се изменя ъгъла на обзора и съответно видимото изображение се изобразява формата на 3D обекта чрез предаване на основното направление на отразената от повърхността на обекта светлина върху екрана или хартията чрез стереопиксели, които предават различно изображение за различните ъгли към плоскостта на екрана или хартията. За предпочитане е стереопикселите да излъчват собствена светлина или да направляват вътрешни светлинни лъчи.

Устройството за получаване на стереоизображение, съгласно изобретението, съдържа електронен екран или електронна хартия. Съгласно изобретението, екранът или хартията включва течно-кристален слой за възпроизвеждане на осветеността и цвета в различни части на 3D изображението, под който е разположен микроогледален слой за възпроизвеждане на полигонна ориентация на 3D модела, при което всеки течен кристал се състои от домейни от оптичен анизотропен материал с постоянна ос на симетрия за предаване на светлината само в една посока. Микроогледалният полупрозрачен слой пропуска светлината, подавана отдолу само в едно направление. Съгласно друг вариант на изобретението, устройството за получаване на стереоизображение съдържа електронен екран или електронна хартия и управляващи постоянни магнити. Екранът или хартията се състоят от стереопиксели, съставени от подвижни микрокапсули, в които са разположени магнитни микроогледала, при което около всяка капсула са разположени управляващи магнити за предаване на ориентацията на 3D полигонен обект.

Съгласно още един вариант на изобретението, устройството за получаване на стереоизображение съдържа електронен екран или електронна хартия, като екранът или хартията се състоят от стереопиксели, всеки от които е течно-кристален пиксел с променяща се ос на оптична симетрия от анизотропен оптичен материал, около който са разположени прозрачни електроди за ориентация на 3D обекта.

Съгласно настоящото изобретение, използването на стереопикселите отстранява не само недостатъците, свързани с противоречието между акомодацията и конвергенцията, но и отстранява дефекта на прозрачността - просветляване на обратната страна, свойствена за обемометрическите екрани. Освен това при метода и устройствата, съгласно изобретението не е необходимо да се използват сложни и скъпоструващи системи за следене и фокусиране. Това позволява да се получи изображение по-качествено и по-евтино от обемометричните и автостереоскопичните екрани.

Пояснение на приложените фигури

Настоящото изобретение и повечето от неговите предимства ще станат по-разбираеми като цяло от даденото по-долу подробно описание с позоваване на приложените фигури, където:

на фигура 1а е показано схематично предаване на картина чрез автостереоскопичния екран;

на фигура 1 б е показано схематично предаване на картина чрез стереопиксели, съгласно настоящото изобретение;

на фигура 2 е показана обща схема на стереопикселите с микроогледални слоеве и слоеве от течни кристали, съгласно настоящото изобретение;

на фигура За са показани стереопикселите от течни кристали с 8 домейна от оптичен анизотропен материал, които предават светлината само в една посока, съгласно настоящото изобретение;

на фигура 36 е показана обща схема на стереопиксел от анизотропен материал, съгласно настоящото изобретение, с постоянна ос на симетрия, включващ множество домейни;

на фигура 4 е показана обща схема на стереопиксел, съгласно настоящото изобретение, състоящ се от подвижна микрокапсула от прозрачен диелектричен материал, около която е разположена система от управляващи магнити;

на фигура 5 е показана обща схема на стереопиксел съгласно настоящото изобретение, от течен кристал с променлива ос на симетрията;

на фигура 6 схематично е показана ориентацията на магнитните микроогледала при включването на различни групи управляващи магнити.

Примерно изпълнение на изобретението

Методът за получаване на стереоизображение включва получаване на 3D релефно изображение върху електронен екран или електронна хартия 1 чрез генериране на полигонни модели, които се проектират върху плоската повърхност на екрана 1, при което на всяка точка на изображението се задават безкрайно много стойности на яркостта (градиент) при различно отклонение спрямо посоката на ортогоналния полигон, който се проектира върху дадената точка, при което като се изменя ъгъла на обзора и съответно видимото изображение се изобразява формата на 3D обект чрез предаване на основното направление на отразената от повърхността на обекта светлина върху екрана или хартията 1 чрез стереопиксели 13, които предават различно изображение за различните ъгли към плоскостта на екрана или хартията 1. Стереопикселите 13 излъчват собствена светлина или направляват вътрешни светлинни лъчи.

Екранът или хартията 1, съгласно един вариант на примерното изпълнение, се състоят от стереопиксели 13, всеки от които включва течно-кристален слой 2 за възпроизвеждане на осветеността и цвета в различни части на 3D изображението, под който е разположен микроогледален слой 3 за възпроизвеждане на полигонна ориентация на 3D модела, при което всеки течен кристал 5 се състои от домейни 6 от оптичен анизотропен материал с постоянна ос на симетрия за предаване на светлината само в една посока. Микроогледалният полупрозрачен слой 3 пропуска светлината, подавана отдолу само в едно направление. Съгласно един друг вариант на примерното изпълнение екранът или хартия та 1 се състоят от стереопиксели 13, съставени от подвижни микрокапсули 7, в които са разположени магнитни микроогледала 8, при което около всяка капсула са разположени управляващите постоянни магнити 9 за предаване на ориентация на 3D полигонен обект.

Възможно е екранът или хартията 1 да се състоят от стереопиксели 13, всеки от които е течнокристален пиксел lie променяща се ос на оптична симетрия от анизотропен оптичен материал, около който са разположени прозрачни електроди 10 за ориентация на 3D обекта.

Както е показано на фиг. 1 а, картината се предава чрез автостереоскопичен екран 1. Същата стереодвойка предава във всички посоки, като се фокусира към лявото и дясното око на гледащия (зрителя) посредством сложна електронна и механична система. Съгласно фиг. 16, картината се предава чрез стереопикселите 13, като се предава формата на 3D обекта чрез микроогледален слой във всички посоки. Мултидомейната LCD система е система, която предава формата на 3D обекта в няколко избрани посоки. За двете системи картината се предава в съответстващия даден ъгъл на наблюдение.

Съгласно фиг. 2, долният слой 3 възпроизвежда полигонна ориентация на 3D модел чрез микроогледала. Горният слой 2 възпроизвежда осветеността (яркостта) и цвета в различни части на 3D обекта. Микроогледалният слой 3 възпроизвежда формата на сферата 4 и остава постоянен във всички случаи.

На фиг. За са показани пиксели от течни кристали 5 от 8 домейна 6. Домейните 6 се състоят от оптично анизотропни материали, които предават светлината само в една посока.

На фиг. 36 са показани домейните 6, направени от оптично анизотропен материал, които предават светлината само в една посока. Мултидомейният стереопиксел е от анизотропен материал с постоянна ос на симетрия (напр. мултидомейнов пиксел от течни кристали).

На фиг. 4 е показана подвижна микрокапсула 7 от прозрачен диелектрически материал и управляващи магнити (например, постоянни или електромагнити) -1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7. Стереопикселът представлява подвижна микрокапсулирана част 7 от магнитно микроогледало, която предава ориентацията на 3D полигонен обект.

На фиг. 5 е показан течно-кристалният стереопиксел lie оптично променлива ос на симетрия от анизотропен материал, около който са разположени прозрачните електроди 10.

На фиг. 6 е показана ориентацията на магнитните микроогледала при различни схеми на включване на управляващите магнити, при което се предава ориентацията на 3D полигона: Картина 1: Магнитите 1, 2, 4 и 6 са включени; Картина 2: магнитите 3 и 7 са включени; Картина 3: магнитите 2 и 6 са включени; Картина 4: магнитите 1 и 4 са включени. Съгласно метода, изобразяването на формата на 3D обекта става чрез предаване на основното направление на отразената от неговата повърхност светлина чрез екрани без вътрешен източник на светлина (стереопикселите са на база на микроогледала (полупрозрачни огледала за електронна хартия)) или чрез екрани с вътрешно направляеми светлинни лъчи (стереопикселите са на базата на оптически анизотропни филтри). Възпроизвеждането на формата на 3D обекта чрез стереодвойки пресъздава формата на обекта само под един ъгъл (ракурс). В този смисъл стереоизображението се явява точно толкова статично, както и псевдорелефното изображение, получено с помощта на parallax occlusion mapping, multi-layer parallax mapping th. Такива програми програмират релефа относно един ъгъл на обзора и не показват 3D изображение на обекта под различни ъгли на обзора. За бързо пресъздаване на триизмерно изображение, видимо под различни ъгли на обзора се използват полигонални модели. Ако се проектира такъв полигонален модел на плоска повърхност, то на всяка точка от изображението може да бъдат зададени не две стойности на яркост (ляво и дясно изображение), а безкрайно множество стойности (градиент) при различно отклонение от посоката на ортогоналния полигон, проектиран върху дадената точка. По този начин при изменение на ъгъла на обзора, видимото изображение ще се изменя и стереоизображението няма да се деформира при поглед от различни разстояния. Това позволява да се използва този метод за създаването на големи екрани, например за използване в кинотеатрите, където е невъзможно да бъдат ограничени точките (ъглите) на обзора поради значителната отдалеченост на зрителите. При системата, използваща мултидомейнните пиксели, предаващи под различни ракурси на обзора вида на обекта, фотографиран под различен ъгъл, стереоефектът може да намалява при разглеждане (гледане) от голямо разстояние, тъй като двете очи на зрителя попадат в зоната на действие на домейни от едно направление. При такава принципна схема стереопикселите имат само един светоотразяващ (или, в случая на използване на оптически анизотропни филтри - пропускащи насочената светлина) елемент. Т.е. всеки пиксел 13 има една доминираща посока на отразяване (или излъчване, в случай на използване на вътрешен източник на светлина и оптически анизотропни филтри вместо микроогледала) на светлината. Това се определя от изменението на положението на светоотразяващата или излъчващата светлина повърхност на конкретния домейн 6.

Във всички останали посоки интензивността на светлинното излъчване ще намалява правопропорционално на отклонението от основното направление. По този начин, ориентирайки светлоотразяващите елементи под определен ъгъл спрямо повърхността, може да се предава формата на изобразявания обект. Ако изобразявания обект бъде представен като полигонален модел и светлоотразяващите елементи бъдат ориентирани под същите ъгли, както полигоналните плоскости на дадения модел, то всички участъци на виртуалния обект, представен на плоската повърхност, ще отразяват светлината в същото направление, както и аналогичните участъци на реалния обект. Тъй като при минимално изменение на ъгъла на обзора наблюдаваното изображение също ще се изменя, то картината, която се вижда от лявото и дясното око винаги ще бъде различна. Това осигурява триизмерното възприемане (виждане). При това общата яркост на пиксела и неговия цвят се определят от горния течно-кристален слой. Т.е. изображението се състои от 2D картина, която се предава от обикновения течно-кристален слой на екрана и полигонална мрежа, определяща ориентацията на слоя от микроогледала, отразяващи светлината (долния слой на екрана) на всеки участник от това изображение. За реализирането на метода в този случай могат да се използват подвижни микроогледални елементи или пиксели въз основата на микроогледални магнитни течности. Стереопикселите, основани на микроогледални течности притежават по-високо (по-бързо) действие, отколкото механически превключваемите микроогледални матрици и нямат ограничение относно ъгъла на завъртане. При полигонален триизмерен модел, за основен вектор на разпределение на светлината може да се приеме ортогоналното направление спрямо повърхността на изображаемия 3D обект. Т.е. направлението, перпендикулярно на полигоналната повърхност ще съответства на максималното отражение на светлината от 3D обекта. Отклонението от това направление се предава са помощта на градиента на яркостта. Ориентирайки частиците на микроогледалната течност перпендикулярно на това направление може да се пресъздава формата на обекта (микроогледалата се ориентират паралелно на формата на виртуалния обект). В този случай осветеността и цвета на обекта се предават не от микроогледалния отразяващ слой, а от горния течно-кристален (LCD) слой. Т.е. по-светлата (или по-осветената) част от повърхността на 3D обекта, видима отстрани, се предава с помощта на LCD (течно-кристалния) слой, а фронталната повърхност ще се вижда като по-ярка с помощта на долния микроогледален слой. По такъв начин изображението се формира от 2D картина (геометрична проекция на 3D изображението на фронталната плоскост) и вектора (направлението) на отразената светлина, съответстващ на всяка точка (пиксел) на даденото 2D изображение. Освен параметрите като яркост и цвят, на всяка точка (пиксел) от такова 2D изображение ще съответстват две значения от триизмерната полярна координатна система: Ф-ъгъл от 0 до 180 градуса по хоризонталата и 0 ъгъл от 0 до 180 градуса по вертикалата. За привеждане на изображението в тази система най-удобно е да се използват полигонални триизмерни модели. Тогава ориентацията на микроогледалата ще бъде паралелна на полигоните на полигоналния модел на 3D изображението. Такава ориентация на микроогледалата съответства на пикселите на този участък на 2D изображението, на който се намира проекцията на дадения полигон. При това ориентацията на микроогледалата на отделните стереопиксели (на всеки конкретно) съвпада с ъгъла към фронталната плоскост, под който се намира съответния полигон. Т.е. изображението се състои от 2D картина, която се предава от обикновения течно-кристален слой на екрана и полигонална мрежа, която определя ориентацията на светлината, насочена към микроогледалата (долния слой на екрана) на всеки участък на изображението. За основа на полигоналния модел служи записът, направен от различни точки на обзора, или псевдотриизмерен модел, генериран от няколко (осем и повече) плоски изображения от такива програми като 360 degrees of Freeedom, 3D photo builder professional, easypano modelweaver и др. Стереопикселите на базата на микроогледалнатечност притежават по-висока бързина на действие, отколкото стереопикселите, основани на изцяло подвижно микроогледало. За създаването на такива стереопиксели е необходима магнитна течност, съчетаваща висока отражателна способност с минимално отражение на дифузионно разсеяната светлина. Магнитната микроогледална течност се получава при дисперсия на много тънки пластини (фолио) от феромагнитен или диамагнитен материал с покритие от метален отразяващ слой, или от диелектрическо широколентово огледално покритие в инертна течност. Микроогледалните частици на магнитна основа могат да бъдат получени чрез всеки от известните методи за нанасяне на тънкослойно фолийно покритие. Методите за наслояване на тънки ленти (фолио) са описани в „Енциклопедия на промишлената химия на Улман“ - пето издание, стр. 67, издателство ..Химия” Weinheim, Germany.

За предпочитане е получаването на тънки фолийни ленти от магнитен материал (например от никел, магнетит, хематит), покрити със светлоотразяващ слой (напр. индий, сребро, хром, алуминий) чрез метода PVD (PVD process). Раздробената до микронни размери фолийна лента се покрива с ПАВ и се диспергира в органична течност. За отстраняването на дифузното разсейване на светлината между микроогледалните частици, течността може да съдържа УФ-устойчив органоразтворим черен оцветител. За съхраняване ориентацията на микроогледалата след превключване (в състояние на покой) течността може да съдържа от 0.5 до 4 % тиксотропна добавка (като модифициран полиамид ВУК-430 илиВУК-431).

Стереопикселите за екрани, използващи вътрешен (собствен) източник на светлина могат да се създават с помощта на оптически анизотропни материали като течни кристали, ulexite и др. Най-популярни (приложими) се явяват пикселите на базата на течни кристали. Сериозен техен недостатък (който може да бъде отстранен чрез различни способи) се явява ограничения ъгъл на обзора (на наблюдение). Това свойство и по-конкретно наличието на максимална прозрачност в ортогоналното направление (area of unobstructed view) и рязкото понижение на прозрачността при отклонение от това направление, дава възможност да се използват пиксели (на базата на течни кристали) за изменение на степента на прозрачност при различен ъгъл спрямо плоскостта на екрана. Известни са мултидомейнни системи като например MVA (Patent US 7474292, Patent US 7298353, Patent US 6992329), които се използват за увеличение на ъгъла на обзора. Мултидомейнната система дава възможност да се транслира изображение не само в ортогонално направление, но и под ъгъл спрямо екрана. При обикновените екрани, изградени на базата на течни кристали това дава възможност на зрителите да виждат едно и също изображение отдясно, отляво, отгоре и отдолу. В нашия случай това позволява на лявото и дясното око да виждат изображение, снимано под различен ракурс (от различни положения) - фиг. 1.

Съвременните потребности (за увеличение на ъгъла на обзора) се удовлетворяват от симетрични мултидомейнни системи, съдържащи 8 (осем) домейна в един пиксел. Очевидно е, че за реално 3D изображение (показващо реалния паралакс) тези възможности са недостатъчни. За показване (транслиране) на псевдостереоизображение, съответстващо по качество на 2D телевизорите са достатъчни 6 (шест) домейна по хоризонтала, тъй като при транслиране на псевдостереоизображение не се забелязва намаляване на контрастността, а плавният преход при отклонение от ортогоналното направление на шест различни изображения, под различен ракурс, е достатъчен за качествен (ясен) стереоефект на близо разстояние. Всички видове пиксели на базата на течни кристали (в нашия случай - домейни) нямат рязка граница на пропускане на светлината (виждам/не виждам). Поради това, даже при наличие общо на четири зони на обзор по хоризонтала и четири по вертикала, очите на наблюдаващия няма да прескачат рязко от зоната на левия ракурс към десния и обратно. При преминаване от една зона в друга яркостта на пиксела ще бъде равна на осреднената стойност на най-близките към дадената зона домейни. При предаване (показване) на реалния паралакс, 2D изображението на обекта ще се измества по отношение на фона, което ще доведе до значително намаляване на контрастността. Поради това, за предаване на реално 3D изображение с висока точност, е целесъобразно използването на мултидомейнни системи, съдържащи по-голямо количество домейни в един пиксел. За такава система (позволяваща предаването на реалния паралакс) при възпроизвеждане на изображението могат да бъдат използвани мултидомейнни пиксели на базата на течни кристали, предаващи (показващи) няколко (16 и повече) различни изображения в 16 или повече различни направления. Съответно за транслиране на такова изображение трябва да има запис, направен от различни точки на обзора или псевдо 3D модел, създаден (генериран) от няколко (осем и повече) плоски изображения чрез такива програми като 360,

3D, 3D photo Builder professional, easypeano modelweaver и др. По този начин има два стандарта за стереоизображение:

1. С показване на реалния паралакс чрез стереопиксели с 16 (шестнадесет) или повече домейни.

2. Без показване на реалния паралакс (като в съвременните 3D телевизори) за системи с по-малко количество домейни в един пиксел.

Ориентацията на домейните на всеки пиксел в системата е фиксирана, както и в обикновените мултидомейнни пиксели (MVA и др.). Направлението, в което е бил записан светлинния лъч, отразен от обекти или изгледа от виртуалната точка на обзора, в случай на компютърна обработка на изображението, трябва да съответства (съвпада) с направлението на светлината, излъчвана от домейните на стереопиксела. В зависимост от количеството домейни в мултидомейнния пиксел този ъгъл ще бъде различен. Съответно за 8, 16 и повече домейнни системи са нужни собствени стандарти на изображение. Всеки домейн на пиксела отговаря за определен ъгъл на обзора. Домейните по хоризонтала могат да бъдат повече отколкото по вертикала. Ако по хоризонталата има шест домейна, то всеки домейн отговаря за ъгъл на обзора от 30 градуса; ако по хоризонталата има 12 домейна, то всеки отговаря за ъгъл на обзора от 15 градуса. В първия случай по вертикалата ще има само две зони с домейни, във втория четири. Възможна е и симетрична схема 4/4, 8/8 и т.н., но тя е по-неудобна, тъй като очите на зрителите обикновено са разположени в хоризонтално направление. Съответно всеки пиксел има 8 или 16 различни степени на яркост и изменение на цвета в различните ракурси на обзора, които съответстват на 8 или 16 различни 2D изображения. Това позволява на очите от различни точки на обзора и при преместване да виждат различно изображение.

Claims (5)

1. Патентни претенции

   1. Метод за получаване на стереоизображение, включващ получаване на 3D релефно изображение върху електронен екран или електронна хартия, характеризиращ се с това, че се генерират полигонни модели, които се проектират върху плоската повърхност на екрана, при което на всяка точка на изображението се задават безкрайно много стойности на яркост при различно отклонение спрямо посоката на ортогоналния полигон, който се проектира върху дадената точка, при което като се изменя ъгъла на обзора и съответно видимото изображение, се изобразява формата на 3D обекта чрез предаване на основното направление на отразената от повърхността на обекта върху екрана или хартията (1) светлина чрез стереопиксели (13), които предават различно изображение за различните ъгли към плоскостта на екрана или хартията (1).
2. 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че стереопикселите (13) излъчват собствена светлина или направляват вътрешни светлинни лъчи.
3. 3. Устройство за получаване на стереоизображение, съдържащо електронен екран или електронна хартия, характеризиращо се с това, че екранът или хартията (1) се състоят от стереопиксели (13), всеки от които включва течно-кристален слой (2) за възпроизвеждане на осветеността и цвета в различни части на 3D изображението, под който е разположен микроогледален слой (3) за възпроизвеждане на полигонна ориентация на 3D модела, при което всеки течен кристал (5) се състои от домейни (6) от оптичен анизотропен материал с постоянна ос на симетрия за предаване на светлината само в една посока.
4. 4. Устройство за получаване на стереоизображение, съдържащо електронен екран или електронна хартия и управляващи магнити, характеризиращо се с това, че екранът или хартията (1) се състоят от стереопиксели (13), съставени от подвижни микрокапсули (7), в които са разположени магнитни микроогледала (8), при което около всяка капсула са разположени управляващите магнити (9) за предаване на ориентацията на 3D полигонен обект.
5. 5. Устройство за получаване на стереоизображение, съдържащо електронен екран или електронна хартия, характеризиращо се с това, че екранът или хартията (1) се състоят от стереопиксели (13), всеки от които е течно-кристален пиксел (11) с променяща се ос на оптична симетрия от анизотропен оптичен материал, около който са разположени прозрачни електроди (10) за ориентация на 3D обекта.