آشنایی با تکنولوژی تصاویر سه بعدی
چگونه سهبعدی میبینیم؟
انسانها مانند بسیاری از جانداران دیگر دارای۲ چشم نزدیک و در کنار هم هستند. موقعیت قرار گرفتن هر یک از دو چشم به این معناست که هر دو چشم به یک جا نگاه میکنند؛ اما با کمی تفاوت در زاویه دید. شما میتوانید این موضوع را بررسی کنید، برای این کار روی یک شئ در فاصله دور تمرکز کنید و بهصورت سریع و متناوب هر بار با یکی از چشمانتان به آن نگاه کنید تا به این نکته پی ببرید که ما در حقیقت از یک منظره ۲ تصویر متفاوت میبینیم، هر چند این تفاوت کم است. مغز اطلاعات خود را از هر یک از ۲ چشم دریافت میکند؛ یعنی ۲ تصویر از یک منظره واحد. مغز این دو تصویر را با هم ادغام میکند و با تفسیر تفاوت جزئی که بین ۲ تصویر وجود دارد، تصویری سهبعدی برای ما تولید میکند. این دیدن عمق به ما اجازه میدهد تا محیط اطراف خود را با جزئیات و دقت بالا ببینیم، تشخیص دهیم که یک شئ به ما نزدیک میشود یا دور. همچنین این امکان را میدهد تا ابعاد و اطراف یک شئ را بدون حرکت سر خود ببینیم. با توجه به این نکات میتوان دریافت که چرا بعضیها این توانایی را برای تکامل و بقای بشر ضروری میدانند. بدیهی است که دیدن سهبعدی برای کارهای سادهای مانند پرتاب یا گرفتن و به هدف زدن توپ، رانندگی و پارک کردن خودرو و سوزن نخ کردن حیاتی خواهد بود. توجه به این نکته ضروری است که نداشتن این توانایی، انجام این قبیل کارها را غیرممکن نمیکند، اما مطمئنا فرآیند انجام این کارها برای افرادی که این توانایی را ندارند، مانند کسانی که از یک چشم نابینا هستند، بسیار پیچیدهتر خواهد بود.
کلید دیدن سهبعدی، توانایی چشمان ما در دیدن عمیق است که مغز ما براحتی این کار را انجام میدهد، به شرط این که در وهله اول چشمان ما اطلاعات درستی را به مغز ما ارسال کند. این در واقع همان نکتهای است که عینکهای آبی و قرمز با استفاده از آن، تصاویر سهبعدی را ایجاد میکنند: هریک از رنگهای آبی و قرمز قسمتی از تصویر را فیلتر میکنند و تصویری با کمیتفاوت در مقابل هر یک از ۲ چشم ما قرار میدهد. مغز این دو تصویر متفاوت آبی و قرمز را کنار هم میگذارد و نتیجه آن ایجاد یک تصویر سهبعدی است. تصاویر جادوی چشم -Magic Eye pictures- از یک الگوی تصادفی نقاط استفاده میکند. در این روش برای دیدن تصویر سهبعدی، چشم بیننده باید در یک مسیر درست حرکت کند یا آنقدر بیننده به تصویر خیره شود تا چشمهایش تنها قسمت صحیح تصویر را ببیند. در این حالت مغز باید شروع به رمزگشایی اطلاعات دریافتی خود کند. هر دو روش دارای ایراداتی هستند. عینکهای آبی و قرمز امکان دیدن رنگها را دشوار میسازد و دیدن تصاویر سهبعدی با استفاده از تصاویر جادوی چشم، یک هنر است. البته هیچ یک از این دو روش برای بازیهای سهبعدی مناسب نیست. با این حال، نکته اساسی ساخت و کنترل ۲ تصویر متفاوت برای هر یک از ۲ چشم ماست و این که ساخت این تصاویرتا چه اندازه آسان خواهد بود؟ جواب این سوال در چگونگی تولید بازیهاست. تا چندی پیش، گرافیکی که ما در رایانههایمان برای بازیها میدیدیم، از فریمهای انیمیشنی تشکیل میشد که بدقت کشیده شده بود. مثلا اگر شما میخواستید در بازیتان یک دایناسور داشته باشید، باید مینشستید و زوایای مختلفی از آن را در رایانه میکشیدید. اما امروزه، طراحان بازیها با استفاده از نرمافزارهایی که تصاویر سهبعدی میسازند، بسیار آسانتر و زیباتر از گذشته دایناسور خود را میسازند و به محض تمام شدن این کار، دیگر نگرانی نخواهند داشت؛ چون رایانه تصاویر سهبعدی از دایناسور را در حافظه دارد و بازی به آسانی کار میکند. در واقع تمام چیزهایی که شما روی نمایشگر خود در یک بازی سهبعدی مدرن میبینید با یک روش تولید شدهاند. رایانه منظره مناسب و اجزایی که نیاز است روی صفحه نمایشگر ببینید، تولید میکند. رایانه میتواند بدون هیچ مشکلی بعد از ساختن یکمنظره، منظره دیگری را با کمیتفاوت در جهت دید بسازد و بعد از آن شما نیاز به راهحلی برای دریافت صحیح تصویر توسط چشمانتان دارید.
عینکهای Passive
این عینکها همان عینکهایی هستند که به محض دیدنشان به یاد تصاویر سه بعدی میافتید. عینکهای ساده با دو لنز غیر یک رنگ.
این عینکها که بیشتر به نام ژرفنما (Anaglyph) معروف هستند از دو رنگ مختلف برای ایجاد اختلاف بین تصاویری استفاده میکنند که هر چشم میبیند.
اکثر عینکهای Passive از دو رنگ آبی و قرمز استفاده میکنند. تلویزیونهایی که برای کار با این عینکها طراحی شدهاند دارای تصاویر نامفهومی هستند که دارای سایههای قرمز و آبی هستند.
در این عینکها لنز قرمز تمام نورهای قرمز را که از طرف تلویزیون گسیل میشوند، جذب میکند، به این ترتیب تصاویری که از این لنز دیده میشوند دارای رنگ قرمز نیستند. لنز قرمز رنگ هم همین کار را انجام میدهد.
چشمی که پشت لنز قرمز است تنها تصاویر آبی را میبیند و چشم دیگر که پشت لنز آبی است تصاویر قرمز را میبیند. در این حالت هر چشم قادر است تنها یک مجموعه تصویر را ببیند به همین دلیل هم مغز به اشتباه میافتد و فکر میکند که هر دو چشم تصاویر یکسانی را میبینند.
در این حالت محل فوکوس برای هر دو چشم ثابت است ولی تقعری که هر چشم به خود میگیرد متفاوت است، همین امر باعث به وجود آمدن توهم عمیق بودن تصاویر میشود.
امروزه فنآوری دیگری به عینکهای Passive اضافه شده که از لنزهای پلاریزه استفاده میکند.
اگر به صفحه نمایشی که از این فنآوری استفاده میکند نگاه کنید، تصاویر نامفهوم و چند رنگی را میبینید. عینکهای Passive این فنآوری بعضی شعاعهای نوری که در جهات خاصی گسیل میشوند را فیلتر میکند و تنها نورهای پلاریزه از لنز این عینکها عبور میکند. به همین دلیل هم هر چشم تصاویر خاصی را میبیند.
عینکهای Passive پلاریزه به این دلیل که رنگ تصاویر را تحت تأثیر قرار نمیدهند از طرفداران بیشتری برخوردارند. البته استفاده از این فنآوری بیشتر در سینما رایج است چرا که اگر بخواهید این فنآوری را در منزل به کار ببرید، برای هر بار استفاده از این عینک باید یک فیلتر پلاریزه روی صفحه تلویزیون قرار دهید.
عینکهایAcitve
در سالهای اخیر متخصصان روشهای دیگری علاوه بر عینکهای Passive برای دیدن تصاویر سه بعدی طراحی کردهاند. در این روش نیاز به استفاده از عینکهای مخصوص هست ولی لنز این دوربینها دارای رنگ یا فیلتر خاصی نیست.
مکانیزم کار این عینکها برپایه ایجاد تاٰخیر در زمان دیدن تصاویر توسط هر چشم است.
این عینکها از صفحات کوچک LCD برای ایجاد تصاویر سه بعدی استفاده میکنند. هر قسمت از عینک دارای حسگرهای فروسرخ است که به صورت بیسیم با تلویزیون ارتباط برقرار میکند.
زمانی که تصویری برروی صفحه نمایش ایجاد میشود، هر لنز این عینک تصویر مشابهی را ایجاد میکنند با این تفاوت که در نمایش تصاویر برای هر چشم تاٰقیر وجود دارد.
در حقیقت هر کدام از لنزها بین حالت شفاف و غیر شفاف تغییر حالت میدهند. زمانی که تصویر لنز راست برروی صفحه نمایش داده میشود، لنز چپ تاریک میشود و برعکس. این تغییر با سرعتی بالا رخ میدهد که چشم انسان قدرت تشخیص آن را ندارد.
این فنآوریها سالهاست که توسط دانشمندان طراحی شدهاند ولی تنها چند سالیاست که علم روز قدرت پیاده سازی آنها برروی تلویزیونهای LCD و پلاسما را دارد.
تلویزیونهای سه بعدی 3D Ready Televisions
نمیتوان از هر تلویزیونی انتظار تولید تصاویر سه بعدی را داشت.
اکثر کاربران ترجیح میدهند تلویزیونهای سه بعدی خریداری کنند که از قبل سیستم پخش سه بعدی برروی آنها نصب شده باشد.
این تلویزیونها به دو صورت موجود هستند. یک سری تنها قابلیت پخش تصاویری را دارند که به صورت سه بعدی ضبط و پخش میشوند، این در حالی است که سری دیگری از تلویزیونها میتوانند هر تصویری را به صورت سه بعدی نمایش دهند.
این روزها بیشتر تلویزیونهای سه بعدی ترکیبی از نمایشگرهای LCD-LED با کیفیت HD هستند و بیشتر فیلمهای سه بعدی نیز با توجه به حجیم بودن، برروی دیسکهای بلو - ری عرضه میگردند.
محققان دانشگاه MIT در حال حاضر مشغول تحقیق روی دو طرح اولیه هستند که امید دارند این روند را تغییر داده و در سالهای آتی راه را برای خلق پنلهای نسل بعدی جهت خلق تصاویر سهبُعدی و مشاهده آنها بدون نیاز به عینک مخصوص هموار سازد. این پنلهای جدید دارای عمق تصویر و زاویه دید بیشتری نسبت به راهحلهای فعلی بوده و به نوعی محدودیتهای فعلی در آنها کاهش یافته است.
در نمونه تحقیقی اول که نازکتر است، صفحه نمایش تشکیل شده از ۲ پنل LCD و لنز مابین آنها. واحد روشنایی پشتی منحصربفرد آن نیز میتواند نور را سمتدهی کند.
اما نمونه دوم دارای ۳ پنل LCD است که با یک واحد روشنایی پشتی از نوع معمولی، تصاویر سهبُعدی را خلق میکند.
در هر دوی این نمونهها، محاسبات آنیِ نرمافزاری، در هر لحظه، تصویری متفاوت بصورت متناوب روی هر پنل به نمایش میگذارد. از این رو در این فناوری تصاویر تولید شدهی سهبُعدی، محصول محاسبات نرمافزاری هستند، نه وابسته به سختافزار گرانقیمت و شیشه عینکی که شما را قادر به مشاهده آنها کند. همانطور که در عکس زیر مشخص است، این تصاویر سهبُعدی به قدری واقعی هستند که بیننده با توجه به محل نشستن خود، تجربهای متفاوت از تصویر پخش شده را خواهد داشت. درست مثل اینکه با تغییر جا، زاویهی دید شما نسبت به عمق تصاویر فرق کند.
آزمایشگاه تحقیقاتی MIT امیدوار است این فناوری در پنج سال آینده بتواند بصورت عمومی عرضه شود. اگرچه استفاده از ۲ یا ۳ پنل LCD در این روش باعث افزایش هزینه تولید این نمایشگرها میشود، ولی باید در نظر داشت که روشهای پیشنهاد شدهی دیگرِ فعلی که عمدتا اساسی سختافزاری دارند، گرانتر از این روش هستند.
سلام,خوشحالم که به وبلاگ ماسرزدید.دراین وبلاگ سعی کردیم درکنارانواع مقالات کامپیوتری,ترفندهای کامپیوتر,مطالب آموزشی واخباررایانه مطالب جالب دیگری رادراختیارتان قراردهیم.امیدواریم بادادن نظربه هرچه بهترشدن وبلاگ کمک کنید.