Отображение 3D-контента Дмитрий Ватолин Video Group CS MSU Graphics & Media Lab. - презентация

1 Отображение 3D-контента Дмитрий Ватолин Video Group CS MSU Graphics & Media Lab

2 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Содержание Способы отображения 3D-контента Cтереоскопические дисплеи Мультивидовые дисплеи Волюметрические дисплеи Голографические дисплеи 2

3 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Способы отображения Классификация 3 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

4 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Содержание Способы отображения 3D-контента Cтереоскопические дисплеи Мультивидовые дисплеи Волюметрические дисплеи Голографические дисплеи 4

5 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Стереоскопические дисплеи 5 Два ракурса – для правого и левого глаза Способы разделения ракурсов: Очковые Автостереоскопические Лентикулярные линзы Параллакс барьер Слежение за зрителем (tracking)

6 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Автостереоскопические Лентикулярные линзы При взгляде с разных углов увеличиваются разные участки изображения 6 Neil A. Dodgson, "Multi view autostereoscopic 3D display"

7 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Автостереоскопические Параллакс барьер Слой материала с набором параллельных тонких микрощелей, за которыми каждый глаз видит соответствующий столбец пикселей 7 Neil A. Dodgson, "Multi view autostereoscopic 3D display"

8 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Автостереоскопические Проблема – необходимо «попасть» в правильную зону Решение – увеличение количества видов 8 Neil A. Dodgson, "Multi view autostereoscopic 3D display"

9 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Содержание Способы отображения 3D-контента Cтереоскопические дисплеи Мультивидовые дисплеи Волюметрические дисплеи Голографические дисплеи 9

10 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Мультивидовые дисплеи Развитие идей автостереоскопических дисплеев Использование проекторных систем 10

11 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Мультивидовые дисплеи 11

12 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Мультивидовые Параллакс барьерные и линзовые 12 Ширина щелевого растра в пикселях – количество выводимых ракурсов Резкое ухудшение разрешения по горизонтали Проблема темных полос между рядами пикселов Neil A. Dodgson, "Multi view autostereoscopic 3D display"

13 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Современное решение: Наклонные зоны и технология субпиксельных элементов Нет темных полос Экран делится на зоны как горизонтально, так и вертикально – разрешение падает равномерно 13 Мультивидовые Параллакс барьерные и линзовые Neil A. Dodgson, "Multi view autostereoscopic 3D display"

14 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Мультивидовые Увеличение зон просмотра 14 Neil A. Dodgson, "Multi view autostereoscopic 3D display"

15 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus 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 15 Мультивидовые Параллакс барьерные и линзовые

16 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Мультивидовые SeeLinder (Видео) 16 Tomohiro Endo, "Cylindrical 3-D Video Display Observable from All Directions"

17 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus SeeLinder Серийные модели Sony 360 3D Display 17

18 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus SeeLinder Технология Идея параллакс барьера Дисплей вращается с большой скоростью внутри цилиндра 18 Tomohiro Endo, "Cylindrical 3-D Video Display Observable from All Directions"

19 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus 19 SeeLinder Технология Tomohiro Endo, "Cylindrical 3-D Video Display Observable from All Directions"

20 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Мультивидовые Проекторные системы 20 Wojciech et al., 3D TV: A Scalable System for Real-Time Acquisition, Transmission, and Autostereoscopic Display of Dynamic Scenes, MERL MA 2004

21 21 Мультивидовые Проекторные системы (Видео)

22 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Taguchi et al. TransCAIP: Live Transmission of Light Field from a Camera Array to an Integral Photography Display, ACM SIGGRAPH TransCAIP Съемка 64 камеры Разрешение камеры – 320x240

23 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus 23 TransCAIP Отображение 60 видов Разрешение экрана – 256x192 пикселя Вертикальный и горизонтальный параллакс Параметры параллакса настраиваемы Taguchi et al. TransCAIP: Live Transmission of Light Field from a Camera Array to an Integral Photography Display, ACM SIGGRAPH 2008

24 24 TransCAIP (Видео)

25 25 TransCAIP (Видео) Управление параллаксом

26 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus TransCAIP (Видео) Управление параллаксом 26 На видео наглядно демонстрируется real-time обработка постпуающего с камер 3D-контента Показана возможность насторойки Положения фокусной плоскости Величины параллакса Угла обзора камер

27 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Зон просмотра мало или они большие при переходе между зонами разница будет очень хорошо видна Очень много зон невозможно сделать технически 27 Мультивидовые Проблемы

28 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) 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 Neil A. Dodgson, "Multi view autostereoscopic 3D display"

29 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Эмпирически: ширина зоны 21 мм, между глазами умещается 3 зоны, один зритель: 9 зон хороший результат 29 Мультивидовые Оптимальное количество зон Neil A. Dodgson, "Multi view autostereoscopic 3D display"

30 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Два зрителя необходимо больше зон Эмпирически: 28 зон просмотра 30 Мультивидовые Оптимальное количество зон Neil A. Dodgson, "Multi view autostereoscopic 3D display"

31 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Содержание Способы отображения 3D-контента Cтереоскопические дисплеи Мультивидовые дисплеи Волюметрические дисплеи Голографические дисплеи 31

32 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Конечный объем дисплея Поле вокселей: Объекты, способные пропускать или рассеивать свет Объекты, способные излучать свет Заставляем нужные воксели светиться 32 Волюметрические Основной принцип

33 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus 33 Волюметрические Классификация

34 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus 34 Волюметрические Примеры реализаций Рабочий объем задается трехмерным массивом диодов По оптоволоконным проводам передается изображение от оптомодулятора Частота обновления зависит от обновления всего куба

35 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus 35 Волюметрические Примеры реализаций Рабочий объем – цилиндр Отображение за счет вращающейся сетки диодов

36 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus 36 Волюметрические Примеры реализаций Рабочий объем задается массивом жидкокристаллических матриц У каждой матрицы два режима работы – прозрачная и отображающая определенную плоскость объекта

37 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus 37 Волюметрические Вращающаяся проекторная плоскость Рабочий объем – сфера Отображение за счет вращающейся плоскости, на которую проецируется изображение каждого ракурса

38 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus 38 Волюметрические (Видео) Вращающаяся проекторная плоскость

39 39 Волюметрические (Видео) Проекция на вращающуюся плоскость,находящуюся под углом 45° к проектору и нормальному углу обзора

40 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) Only for Maxus Содержание Способы отображения 3D-контента Cтереоскопические дисплеи Мультивидовые дисплеи Волюметрические дисплеи Голографические дисплеи 40

41 Пример современной голографической печати высокого качества 41 Голография (Видео)

42 CS MSU Graphics & Media Lab (Video Group) 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 42

43 КОНЕЦ ЛЕКЦИИ 3.