Noriu matyti stereoskopinį vaizdą

Žmogus trimatę erdvę realiai suvokia tik tada, kai abi jo akys šiek tiek kitu kampu yra nukreiptos į tą patį objektą. 3D vaizdai (3D grafika) kuriami plokštumoje dirbtinai padarant gilumo įspūdį (pvz., pasitelkus perspektyvą, objektų judėjimo greičio skirtumus ir kitus efektus).

Binokulinį (abiakį) regėjimą apie 1500 m. nagrinėjo Leonardas da Vinci. Maždaug 1600 m. Jacopas Chimentis da Empolis sukūrė „stereoskopinę“ akvarelę, kurią sudarė kairiąja ir dešiniąja akimis matomi vyro paveikslai. 1839 m. buvo padaryta pirmoji stereoskopinė nuotrauka.

Pirmiesiems stereoskopiniams vaizdams buvo naudojami fotoaparatai su dviem truputį į vidų pasuktais objektyvais, atstumas tarp kurių apytiksliai buvo lygus atstumui tarp akių, arba vieno objektyvo fotoaparatas, kuriuo iš atitinkamų padėčių buvo daromos dvi nuotraukos. Tačiau dėl palyginti didelių fotografavimo sąnaudų ir būtinybės įsigyti įtaisą (stereoskopą) nuotraukoms žiūrėti stereoskopinė fotografija nebuvo labai populiari.

Patobulėjus skaitmeninei technikai, kompiuteriu buvo galima pigiai sukurti palyginti gerus vaizdus kairiajai ir dešiniajai akims bei juos panaudoti erdviniam vaizdui.

Dabar įprasto kompiuterio ekrane galima žiūrėti stereoskopines nuotraukas ir filmus, bet tam dažniausiai reikia specialių akinių. Jau gaminami kompiuteriai, kurių skystųjų kristalų ekrane stereoskopinis vaizdas matomas plika akimi. Manoma, kad maždaug po dešimties metų bus gaminami didelės skiriamosios gebos skaitmeniniai televizoriai (HDTV), kurių ekranuose be jokių papildomų priemonių bus galima žiūrėti stereoskopinius vaizdus.

Šiuo metu populiariausias — dar 1891 m. užpatentuotas stereoskopinių vaizdų (Anaglyph) žiūrėjimo per spalvotus akinius būdas. Akinių (juos nesunku pasigaminti patiems) kairysis stiklas yra raudonas, o dešinysis — žalsvai mėlynas (Cyan).

Įprasto kompiuterio spalviniame ekrane ar nuotraukoje vaizduojami vienas ant kito uždėti atitinkamai perstumti vaizdai: raudonas, skirtas kairiajai, ir žalsvai mėlynas — dešiniajai akiai. Prieš žiūrėdami tokį vaizdą pro akinius, pašviesinkite jį, nes akinių filtrai sugeria dalį šviesos. Raudonas ir žalsvai mėlynas filtrai optiškai gana gerai atskiria kairiąja ir dešiniąja akimis matomus vaizdus, o smegenys iš jų sukuria spalvotą (nors ir ne tokį spalvingą kaip originalas) stereoskopinį vaizdą, nes raudonas ir žalsvai mėlynas filtrai praleidžia visas tris spalvotą vaizdą sudarančias spalvas: raudoną (R), žalią (G) ir mėlyną (B).

Internete gausu stereoskopinių nuotraukų, demonstracinių filmukų ir net animacinių filmų (pvz., žinomas animacinis filmas Shrek.3D), kuriuos reikia žiūrėti pro spalvotus akinius. Tokios stereoskopinių vaizdų žiūrėjimo sistemos pranašumas — pigumas, nes jai tinka bet koks spalvinis monitorius ir labai paprasti akiniai, o trūkumas — mažesnis spalvingumas ir šviesumas, šiek tiek mažesnis ryškumas.

Jau pradedami naudoti ir nelabai seniai sukonstruoti erdvinių vaizdų stebėjimo įtaisai, kuriuose vaizdai kairiajai ir dešiniajai akims rodomi skirtingu laiku. Pavyzdžiui, vieną kadrą spalviniame ekrane sudaro kairiajai akiai skirtas vaizdas, o kitą — dešiniajai. Vaizdas žiūrimas pro specialius akinius (Shutter Glasses), kurių „stiklų“ skaidrumą valdo kompiuteris. Vietoj stiklų yra skystųjų kristalų skaidrės, kurios, atsižvelgiant į perduodamą signalą, būna skaidrios arba tamsios. Akinių kairioji skaidrė būna skaidri tik tada, kai ekrane rodomas kairiajai akiai skirtas kadras, o dešinioji skaidrė — kai dešiniajai.

Akiniai su kompiuteriu sujungiami laidiniu, infraraudonųjų spindulių arba radijo ryšiu. Skaidrių perjungimo dažnis turi būti didesnis kaip 30 Hz. Šis metodas pranašesnis tuo, kad mažai inertiškame ekrane kairiajai ir dešiniajai akims skirti vaizdai vienas kitam netrukdo, be to, patiriami nedideli šviesumo nuostoliai ir per skaidrius filtrus perteikiamos tikroviškos spalvos. Pagrindinis trūkumas — specialūs akiniai ir kompiuteris su jiems valdyti skirta grafikos įranga. Tokių įtaisų vaizdo kokybę pripažino ir NASA, kuri juos naudoja Marse dirbantiems visureigiams valdyti.

Jau gaminami kompiuteriai, kurių ekranuose įrengti statmenai poliarizuoti matriciniai filtrai. Už jų yra kairiajai ir dešiniajai akims skirti vaizdai. Stereoskopiniam vaizdui reikia akinių su statmenai poliarizuotais stiklais, praleidžiančiais tik „savo“ akims skirtus vaizdus. Tokiems įtaisams reikia specialios konstrukcijos ekrano ir akinių, tačiau dėl to perpus sumažėja raiška, be to, poliarizuoti akinių stiklai sugeria maždaug 60 proc. šviesos.

Prieš kelerius metus buvo daug rašoma ir intensyviai reklamuojami virtualiosios erdvės šalmai (HMD). Juose kiekvienai akiai buvo skirtas atskiras spalvinis skystųjų kristalų ekranėlis. Tačiau dėl mažos ekranėlių raiškos, mažo atstumo iki akies (tai vargina) ir didelės kainos jie netapo populiarūs.

Įvairios bendrovės stengiasi sukurti ekranus, kuriuose stereoskopinį vaizdą būtų galima matyti plika akimi be papildomų įtaisų. Sukurta ir išbandyta daug tokių ekranų laboratorinių konstrukcijų (pvz., holografinių, su difrakcinėmis gardelėmis, įvairių lęšių sistemomis), tačiau dėl sudėtingumo, kainos ir nepakankamos vaizdo kokybės masinei gamybai jos netiko.

Visai neseniai pradėta serijinė kompiuterių su stereoskopiniais ekranais gamyba. Juos gamina keletas bendrovių, tačiau pavyko rasti tik „Dimension Technologies Inc.“ (DTI) ir „StereoGraphics Corporation“ kompiuterių stereoskopinių ekranų veikimo bei konstrukcijų aprašymus.

Pirmoji stereoskopinius nešiojamuosius kompiuterius 2015XLS su 15 colių ekranais, kuriuose stereoskopinis vaizdas matomas plika akimi, serijomis pradėjo gaminti bendrovė DTI. DTI kompiuterių ekranų veikimas pagrįstas tuo, kad kairiajai akiai skirto vaizdo signalai valdo lyginių skystųjų kristalų ekrano stulpelių ląsteles (vaizdas kuriamas poriniuose stulpeliuose), o dešiniajai akiai skirto vaizdo signalai valdo nelyginių ekrano stulpelių ląsteles (vaizdas kuriamas neporiniuose stulpeliuose).

Skystųjų kristalų ekranas per specialios plokštelės plyšelius apšviečiamas labai siaurais vertikaliais šviesos pluošteliais. Kiekvienas pluoštelis apšviečia vieno lyginio ir vieno nelyginio skystųjų kristalų ekrano stulpelio ląsteles. Kadangi šviesa, peršviečianti ekrano lyginius ir nelyginius stulpelius, į skirtingų stulpelių ląsteles krinta skirtingu kampu, šviesos pluoštai tam tikru atstumu nuo ekrano suformuoja du vaizdus, kurių vienas skirtas kairiajai, o kitas — dešiniajai akiai. Todėl, atitinkamai parinkus akių vietą priešais ekraną, plokščiajame ekrane galima matyti stereoskopinį vaizdą. Tokį stereoskopinio vaizdo gavimo būdą DTI pavadino paralaksiniu peršvietimu (Parallax Illumination).

Stereoskopinis vaizdas matomas beveik statmenai žiūrint į ekraną iš tam tikro atstumo ir tik tada, kai kairioji bei dešinioji akys yra joms skirtoje erdvės dalyje. Akys turi būti ties ekrano centru. Toks ekranas skirtas tik vienam žiūrovui. Ilgesnis darbas ar žaidimas prie monitorius, kai įjungtas stereoskopinis režimas, vargina, nes negalima keisti galvos padėties. Stereoskopinio vaizdo, sudaryto iš kas antro skystųjų kristalų ekrano stulpelio, raiška horizontalia kryptimi yra perpus mažesnė už plokščiojo vaizdo, sudaryto iš visų stulpelių. DTI kompiuterių ekranas gali dirbti ir plokščiųjų, ir erdvinių vaizdų režimu.

Vartotojui gerokai patogesnius kompiuterius su stereoskopinio vaizdo ekranais neseniai pradėjo gaminti bendrovė „Stereo-Graphics Corporation“ (kompiuterių „SynthaGram“ serija). Vaizdas šiame ekrane ne toks jautrus žiūrovo galvos padėčiai, jį gali žiūrėti keli žmonės. Vaizdams kairiajai ir dešiniajai akims atskirti naudojamas sudėtingas plonų vertikalių lęšių ekranas, esantis tarp plokščiojo ekrano ir žiūrovo.

„SynthaGram“ kompiuteriams parengta speciali programinė įranga stereoskopiniams vaizdams gauti ir juos kompiuterio ekrane valdyti. Šių kompiuterių monitoriams būtina skaitmeninė įvestis (DVI). Stereoskopinis vaizdas sudaromas iš devynių nuotraukų, padarytų tuo pat metu vienoje linijoje priešais objektą išdėstytais „fotoaparatais“. Gauti vaizdai apdorojami (Interzigged) bendrovės sukurta programine įranga, sukuriančia taškų matricą.

Devyni „fotoaparatai“ pasirinkti todėl, kad mažinant jų skaičių stereoskopinio vaizdo kokybė tampa jautresnė žiūrovo galvos padėčiai. Paveikslėlyje matyti, kad yra net trys gana plačios zonos, kuriose galvos padėtis nelemia vaizdo kokybės, ir tik dvi siauros jas skiriančios melsvos zonos, kuriose vaizdas iškraipomas. Tokiame ekrane stereoskopinį vaizdą gali matyti keli žiūrovai.

Dabar kompiuteriai su stereoskopiniais ekranais daugiausia naudojami konstravimo, medicinos, mikroskopijos, geografijos ir kitose mokslo bei gamybos srityse. Kaip greitai juos pamėgsime, priklausys nuo kompiuterių kainos (dabar jie 2–4 kartus brangesni) ir to, ką jų ekrane galėsime matyti.