3D senza vetro al MIT

3D senza vetro al MIT

3d-occhiali-rotti.jpgDal momento che il 3D ha una sorta di caduto sul ciglio della strada ultimamente, i produttori stanno cercando un modo per risolvere uno dei maggiori problemi affrontati dalla tecnologia: la necessità di indossare gli occhiali. Ora i ricercatori del MIT hanno escogitato un nuovo processo per la visualizzazione in 3D senza bisogno di occhiali . Prenderà piede? Il tempo lo dirà-







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A partire dal Notizie del MIT
Negli ultimi tre anni, i ricercatori del gruppo Camera Culture del MIT Media Lab hanno costantemente perfezionato un design per uno schermo video 3-D senza occhiali, multi prospettiva, che sperano possa fornire un'alternativa più economica e pratica al video olografico a breve termine.
Ora hanno progettato un proiettore che sfrutta la stessa tecnologia, che presenteranno al Siggraph di quest'anno, la principale conferenza sulla computer grafica. Il proiettore può anche migliorare la risoluzione e il contrasto del video convenzionale, il che potrebbe renderlo una tecnologia di transizione attraente man mano che i produttori di contenuti imparano gradualmente a sfruttare il potenziale del 3-D multi-prospettico.
Il 3-D multi-prospettiva differisce dal 3-D stereoscopico ora comune nelle sale cinematografiche in quanto gli oggetti raffigurati rivelano nuove prospettive mentre lo spettatore si muove su di essi, proprio come farebbero gli oggetti reali. Ciò significa che potrebbe avere applicazioni in aree come la progettazione collaborativa e l'imaging medico, nonché l'intrattenimento.
I ricercatori del MIT - il ricercatore Gordon Wetzstein, lo studente laureato Matthew Hirsch e Ramesh Raskar, il professore associato di Media Arts and Sciences per lo sviluppo della carriera del NEC e capo del gruppo Camera Culture - hanno costruito un prototipo del loro sistema utilizzando componenti standard. . Il cuore del proiettore è una coppia di modulatori a cristalli liquidi, che sono come minuscoli display a cristalli liquidi (LCD), posizionati tra la sorgente di luce e l'obiettivo. Schemi di luce e buio sul primo modulatore lo trasformano effettivamente in un banco di emettitori di luce leggermente angolati, ovvero la luce che lo attraversa raggiunge il secondo modulatore solo ad angoli particolari. Le combinazioni dei pattern visualizzati dai due modulatori assicurano così che lo spettatore vedrà immagini leggermente diverse da diverse angolazioni.
I ricercatori hanno anche costruito un prototipo di un nuovo tipo di schermo che amplia l'angolo da cui possono essere visualizzate le immagini del loro proiettore. Lo schermo combina due lenti lenticolari, il tipo di fogli trasparenti striati usati per creare rozzi effetti 3-D in, diciamo, vecchi libri per bambini.





Il gruppo Camera Culture del MIT Media Lab introduce un nuovo approccio al 3-D a prospettiva multipla e senza occhiali.
Sfruttare la ridondanza
Per ogni fotogramma del video, ogni modulatore visualizza sei diversi modelli, che insieme producono otto diversi angoli di visualizzazione: a velocità di visualizzazione sufficientemente elevate, il sistema visivo umano combinerà automaticamente le informazioni di immagini diverse. I modulatori possono aggiornare i loro modelli a 240 hertz, o 240 volte al secondo, quindi anche a sei modelli per fotogramma, il sistema potrebbe riprodurre video a una frequenza di 40 hertz, che, sebbene al di sotto della frequenza di aggiornamento comune nei televisori di oggi, è ancora superiore ai 24 fotogrammi al secondo standard nei film.
Con la tecnologia che è stata storicamente utilizzata per produrre immagini 3-D senza occhiali - nota come barriera di parallasse - proiettare simultaneamente otto diversi angoli di visione significherebbe assegnare a ciascun angolo un ottavo della luce emessa dal proiettore, il che renderebbe un film debole. Ma come i monitor prototipo dei ricercatori, il proiettore sfrutta il fatto che, mentre ci si sposta intorno a un oggetto, la maggior parte del cambiamento visivo avviene ai bordi. Se, ad esempio, stavi guardando una cassetta delle lettere blu mentre la passavi accanto, da un gradino all'altro, gran parte del tuo campo visivo sarebbe occupato da un blu approssimativamente della stessa tonalità, anche se entrano oggetti diversi vista dietro di essa.
Algoritmicamente, la chiave del sistema dei ricercatori è una tecnica per calcolare la quantità di informazioni che possono essere conservate tra gli angoli di visione e quanto deve essere variato. La conservazione del maggior numero di informazioni possibile consente al proiettore di produrre un'immagine più luminosa. L'insieme risultante di angoli di luce e intensità deve quindi essere codificato nei modelli visualizzati dai modulatori. Questo è un ordine computazionale alto, ma adattando il loro algoritmo all'architettura delle unità di elaborazione grafica progettate per i videogiochi, i ricercatori del MIT lo hanno fatto funzionare quasi in tempo reale. Il loro sistema può ricevere dati sotto forma di otto immagini per fotogramma di video e tradurli in modelli modulatori con un ritardo minimo.
Tecnologia bridge
Il passaggio della luce attraverso due modulatori può anche aumentare il contrasto del normale video 2-D. Uno dei problemi con gli schermi LCD è che non abilitano il 'vero nero': un po 'di luce filtra sempre anche dalle zone più scure del display. 'Normalmente hai un contrasto di, diciamo, valori compresi tra 0 e 1', spiega Wetzstein. 'Questo è il contrasto completo, ma in pratica tutti i modulatori hanno qualcosa come 0,1 a 1. Quindi ottieni questo' livello di nero '. Ma se moltiplichi due otticamente insieme, il livello del nero scende a 0,01. Se mostri il nero su uno, che è il 10%, e il nero sull'altro, che è anche il 10%, ciò che ottieni è l'1%. Quindi è molto più nero.
Allo stesso modo, spiega Hirsch, se i modelli visualizzati sui modulatori sono leggermente sfalsati l'uno dall'altro, la luce che li attraversa interferirà con se stessa in modi che aumentano effettivamente la risoluzione delle immagini risultanti. Ancora una volta, i ricercatori hanno sviluppato un algoritmo in grado di calcolare quei modelli al volo.
Mentre i creatori di contenuti passano ai cosiddetti video `` quad HD '', con una risoluzione quattro volte superiore a quella dei video ad alta definizione odierni, la combinazione di contrasto più elevato e risoluzione più elevata potrebbe rendere una versione commerciale della tecnologia dei ricercatori attraente per i proprietari di sale cinematografiche, il che a sua volta potrebbe spianare la strada all'adozione del 3-D multi-prospettiva. `` Una cosa che potresti fare - e questo è ciò che i produttori di proiettori hanno fatto nel recente passato - è prendere quattro modulatori 1080p e metterli uno accanto all'altro e costruire alcune ottiche molto complicate per affiancarle tutte perfettamente e quindi ottenere un'immagine molto più bella perché devi proiettare un punto molto più piccolo e raggrupparlo insieme ', afferma Hirsch. Stiamo dicendo che potresti prendere due modulatori 1080p, inserirli nel proiettore uno dopo l'altro, quindi prendere il tuo stesso vecchio obiettivo 1080p e proiettare attraverso di esso e utilizzare questo algoritmo software, e finirai con un'immagine 4k. Ma non solo, ha un contrasto ancora maggiore. '
Pixel di diffusione
Oliver Cossairt, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica presso la Northwestern University, una volta lavorava per un'azienda che stava tentando di commercializzare proiettori 3-D senza occhiali. 'Quello che considero la novità dell'approccio [dei ricercatori del MIT] coinvolge due cose', dice Cossairt. Il primo, dice, è 'giocare con l'idea della barriera di parallasse in modo che tu possa fare in modo che (a) non blocchi la stessa quantità di luce e (b) abbia una risoluzione migliore'.
Il secondo, dice, è lo schermo prototipo. 'C'è questa invariante dei sistemi ottici che dice che se prendi l'area del piano e l'angolo solido di luce che esce da quel piano, quello è fisso,' dice Cossairt. 'Ciò significa che se prendi la dimensione dell'immagine 3-D e la allunghi per essere, diciamo, 10 volte più grande, il campo visivo diminuirà di un fattore 10. Questo è ciò in cui ci siamo imbattuti. Non siamo riusciti a trovare un modo per aggirarlo.
'Hanno inventato uno schermo che invece di allungare l'immagine - che è ciò che fa l'ottica di proiezione - essenzialmente allontanava i pixel l'uno dall'altro', continua Cossairt. 'Questo ha permesso loro di rompere questa invarianza.'

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