Автостереоскопічна система “stereostep-pulfrich’s phenomen”

Корисна модель відноситься до техніки 2D/3D конвертації зображення і демонстрації стереоскопічних зображень в динаміці (рухомих об'єктів) і може бута використане в телебаченні, к компєютінзі, в системах контролю і управління, САПР, ігровій техніці, для створення тренажерів в авіоніці і приладобудуванні, в науці, освіті, медицині і таке інше, - для об'ємного моделювання і візуального представлення динамічних процесів, а саме, оскільки в даний час основні виробники і споживачі відеопродукції використовують 2D-формат для її візуалізації, можливість сумісності і використовування 2D-pecypciв для їх трансформації в 3D-формат с актуальною технічною задачею. Відоме технічне рішення автостерсоскопічної системи згідно патенту US №4729017 від 25-02.1986р. МПК Н04N 13/00. Відоме технічне рішення включає дисплейну поверхню візуалізації зі спеціально підготовленим зображенням, яке ділиться на пікселі. Плементи оптичних ґрат позиціонуються щодо пікселів зображення і об'єднані в автономну знімну гpатчacтy пластину, яка виконує роль сепаруючого пристрою. На потерхні візуалізації через ґратчасту пластину глядач бачить стереоскопічне зображення. Тиким чином, знімна гратчаста пластина повинна забезпечити 2D/3D-конвертацию зображень. Проте, на практиці точне позиціонування грагчастої пластини на дисплеї щодо пікселів зображення є складною оптико-мсханічною задачею, якa не вирішена у відомому технічному рішенні і в цьому випадку неминучі спотворення проектованої крізь пластину зображення і втрата стереоефекту. Крім того, недоліком відомого технічного рішення є необхідність спеціальної підготовки зображення в 2D-форматі, перед конвертацією його в 3D-формат,а це потребує додаткових технічних і матеріальних ресурсів, а також додаткових трат часу. Відома автостереоскопічна система - згідно патенту RU №2168192 від 27.05.2001р. МПК7 G02В 27/22, Н04N 13/00 «Візуальний пристрій відображення і спосіб формування тривимірного зображення». Дане технічне рішення засноване на застосуванні гратчастої маски як сепаруючого пристрою, що складається з окремих оптичних елементів із змінною фокусною відстанню, встановленої поверх поля дискретних мікрографічних елементів пікселів (зображення) так, що кожен піксель позиціонується на оптичний осі окремого оптичного елементу. Зовнішнє управління фокусною відстанню окремих оптичних елементів дозволяє імітувати відмінності в глибині зорового сприйняття відповідних пікселів і, таким чином, проявляти стереоефект від зображення в цілому, тобто система конвертує 2D-формат в 3D-формат. Дане технічне рішення є складним і громіздким як по числу становлячи елементів і їх організації в єдину конструкцію, так і по прецизійній точності технології його виконання, а значить дорогим і малонадійним. Відоме технічне рішення автостереоскопічної системи - згідно патенту US 2004263970 від 30.12.2004г. МПК G02И 27/22 ''Convertible autostereoscopic flat раnеl display". Дана система включає плоский екран монітора поверхня візуалізації, на якій знаходиться піксельне зображення стереопари, підготовленої до сепарації методом Липпмана-Бонне, а також знімний екран у вигляді лентікулярного ростру, розташованого плоско паралельно по поверхні візуалізації як сепаруючого елементу системи. Відома автостереоскопічна система включає засоби для юстування у формі оптичного тесту, реалізованого у вигляді орієнтованого щілистого растру на екрані монітора разом з пристроєм механічного зсуву знімного екрану (зрушення/поворот) з оптичними елементами щодо підготовленого зображення на поверхні візуалізації. Очевидним обмеженням даної системи є вимога плоского моніторного скруту і дискомфортність від неусувних спеціяльних дій глядача по підстроюванню положення знімного екрану, які вимагають часу і супроводжуються неминучою втратою відеоінформації. Крім того, недоліком відомого технічного рішення є необхідність спеціальної підготовки зображення в 2D-форматі, перед конвертацією його в 3D-формат, що потребує додаткових технічних і матеріальних ресурсів, і додаткових втрат часу. Таким чином, головним недоліком відомих технічних рішень автостереоскопічної системи є необхідність точного позиціонування сепаруючого пристрою щодо поверхні візуалізації, що знижує функціональну надійність системи і супроводжується незручністю і втратою часу для користувача. Крім того, істотним недоліком відомих технічних рішень є необхідність спеціальної підготовки зображення в 2D-форматі, перед конвертацією його в 3Dформат. Відоме технічне рішення автостереоскопічної системи згідно патенту U A №14885 від 03.06.2006р. МПК7 G02В 27/22, Н04N 13/00 «Автостереоскопічна система (STEREOSTEP)» (найближчий аналог), яка включає поперхню візуалізації з підготовленою до сепарації стсреопарою і знімний екран з растровою оптичною системою, розташований перед поверхнею візуалізації. Згідно відомому винаходу, підготовлена до сепарації стереопара виконана у вигляді анагліфу, а знімний екран складається з двох растрів, розташованих по різні сторони щодо загальної розсіюючої світловий потік фокальної площини, кожний з яких складається з лінзових елементів і/або їх оптичних еквівалентів, укладених на поперхні без проміжків, з утворенням співвісних пар лінзових елементів. Кожна із співвісних пар лінзових елементів містить анагліфічний фільтр. Відома автостореоскопічна система забезпечує якісну сепарацію ракурсів стереопари растровою системою з аналогічним фільтром. При цьому не потрібне точне позиціонування знімного екрану, який пключає всю растрову систему, і конвертація 2D-формата й 3D-формат для користувача зводяться тільки в під'єднанні знімного екрану до поверхні візуалізації з підготовленим зображенням. Таким чином, відома автостфеоскопічна система вирішує складну проблему, пов'язану з точністю позиціонування сепаруючого пристрою щодо поверхні візуалізації, проте зображення в 2D-форматі на поверхні візуалізації і в цьому те хнічному рішенні слід перед конвертацією його в 3D-формат спеціально підготувати. Задачею корисної моделі, що заявляється, є створення автостереоскопічної системи, яка забезпечує для користувача конвертацію зображення на поверхні візуалізаціі' в 3D-формат без спеціальної попередньої підготовки початкового зображення в 2D-форматі. Поставлена задача вирішується тим, що й автостереоскопічній системі, що включає поверхню візуалізації із зображенням і розташований перед поверхнею візуалізації знімний екран, що складається з двоx растрів, розташованих по різні сторони щодо загальної фокальної площини, яка розсіює світловий потік, кожний з яких складається з лінзових елементів або їх оптичних еквівалентів, розміщених по поверхні без проміжків з утворенням співвісних пар лінзових елементів або їх еквівалентів, кожна з яких містить фільтр, згідно корисної моделі, зображення є динамічним 2D контентом, а фільтром є конвертер Пульфріха. Конвертер Пульфріха може складатися з пари прозорих смуг однакової ширини і різної оптичної густини або з пар прозорих смуг, що чергуються, однакової ширини і різної оптичної густини. Варіантом виконання конвертера Пульфріха є конвертер, який складається з прозорої смуги (смуг) з поперечною зміною інтенсивності сірого кольору - від безбарвного до темно-сірого, з градієнтом зміни сірого тону, відповідним логарифмічному закону Фехнера. Суть корисної моделі, що заявляється, полягає у використовуванні відомої растрової структури у формі знімного екрану, що складається з двох растрів, розташованих по різні сторони щодо загальної фокальної площини, яка розсіює світловий потік, кожний з яких складається з лінзових елементів або їх оптичних еквівалентів, розміщених по поверхні без проміжків з утворенням співвісних пар лінзових елементів або їх еквівалентів, кожна з яких містить фільтр. Така растрова структура не вимагає точного позиціонування щодо поверхні екрану з зображенням. Фільтр в технічному рішенні, що заявляється, заснований на використовуванні ефекту П ульфріха. Ефект Пульфріха припускає психофізіологічне відчуття стереоскопічності, що виникає завдяки властивості зорової системи сприймати рухомі в просторі об'єкти або їх зображення з різною затримкою в часі, в залежності від їх яскравості. За наявності світлофільтру різної оптичної густини для кожного ока в мозок одночасно поступає інформація про дві різні фази руху. Внаслідок цього часовий паралакс забезпечує при наявності растрової структури стереоскопічний ефект, тобто відбувається конвертація 2D-формату в 3D-формат. При цьому зображення на поверхні візуалізації не піддається ніякій підготовці. Потрібно тільки, щоб це було зображення в динаміці, тобто рухоме зображення, - статичне зображення передається на поверхню екрану без спотворень в 2D-форматі. Для користувача процес отримання стереоефекту зводиться до під'єднання знімного екрану до поверхні візуалізації. Слід зазначити додатково, то зображення в 3D-форматі для глядача зберігає практично без спотворень всю колірну гамму початкового зображення 2D-формата, на відміну від найближчого аналога. Таким чином корисна модель,що заявляється, вирішує поставлену задачу - створення автостереосконічної системи, яка забезпечує для користувача конвертацію зображення на поверхні візуалізації в 3D-формат без спеціальної попередньої підготовки початкового зображення в 2D-форматі. Це демонсірує приклад конкретного виконання автостереоскопічної системи, що заявляється. На фіг.1 показана автостереоскопічна система (загальний вигляд); На фіг.2 показана растрова конструкція знімного екрану (варіант лентікулярних растрів), (а) - растрова конструкція в зборі, (б) компоненти знімного екрану; На фіг.3 показана пара лінзових елементів із загальною оптичною віссю; На фіг.4 показана схема прояву стереоефекту. Автостереоскопічна система, включає поверхню 1 візуалізації з підготовленою до сепарації стереопарою і знімний екран 2 і растровою оптичною системою, розташований перед поверхнеїо 1 візуалізації. Знімний екран 2 складається з двох растрів - 3, 4, розташованих, по різні сторони щодо загальної розсіюючої світловий потік фокальної площини 5. Кожний з двох растрів 3, 4, складається з лінзових елементів 6 і/або їх оптичних еквівалентів, укладених на поверхні без проміжків, з утворенням пар 7 співвісних лінзових елементів 6 із загальною оптичною віссю 8. Кожна пара 7 співвісіних лінзових елементів забезпечена конвертером Пульфріха, який є фільтром 9, що складається з двох рівних прозорих смуг 10, 11 - з різною оптичною густиною. Прояв стереоефекту при використовуванні автостереоскопічної ситеми, що заявляється, включає наступні етапи; - випромінений/відбитий видеоконтентом інтегральний світловий потік самофокусується у фокальній площині (5) симетрично щодо оптичного центру лінзи-об'ективу (13) , тобто горизонтально-інвертований фрагмент поточного кадру відображається у області розсіяння праворуч від оптичної осі (8) лінзової пари (7); аналогічно, інвертований фрагмент того ж кадру відображається у області розсіяння - ліво оптичної осі (7) лінзової пари, тим самим, відбулося автоматично кодування зображення, відповідне методу Липпмана-Бонне у області рохсіяння даної лінзової пари; - змішані образи проектуються через прозорі світлофільтри - безбарвний і сірий (у загальному випадку: сірий і більш сірий), - і розсіюються в тіло примикаючого окулярного растру (14); при цьому, безбарвний фільтр (11) демонструє оку в якості лівого ракурсу поточний кадр, а зображення крізь сірий фільтр піддається психофізіологічній зоровій затримці, унаслідок чого заміщається утримуваним в зоровій пам'яті попереднім відеокадром (12) - який сприймається правим ракурсом відновленої стереопари; - відновлювання/декодування інтегральних образів ракурсу відбувається також автоматично - на підставі властивостей мультилінзового окулярного растру, у фокальній площині якого (у зоні розсіяння) розташовується посмугове зображення, закодоване у відповідності методу .Липпмана-Бонне. Растрова структура забезпечує реінверсію фрагментів ракурсів і їх кутове орієнтування для бінокулярного (стереоскопічного) сприйняття глядачем на заданій дистанції перегляду. Таким чином, бірастровая структура з вбудованим конвертером Пульфріха одночасно виконує дві функції: забезпечує бінокулярность сприйняття плоского (2D) образу динамічного контенту і управляє зоровою затримкою сприйняття одним з очей, - внаслідок чого відновлюється ракурс, якого бракує і, тим самим, - безперервно формується і конвертується стерепара. Оптичні властивості знімного бірастрового екрану, разом з фільтром у формі конвертера Пульфріха, забезпечують фрагментоване самофокусування послідовних кадрів відеоконтенту з демонстраціонної поверхні растром-об'єктивом у фокальній площині окулярного растру, почасову сепарацію цих фрагментів як різних ракурсів (безбарвним і сірим фільтрами) i впорядковане симетроване відтворення сепарованих фрагментів ракурсів окулярним растром. Це забезпечує глядачу прояв автостереоскопічного ефекту з почасовим паралаксом. Крім того, оскільки автостереоскопічний ефект формуєтеся на основі почасового паралаксу ніяким чином незміненого зображення автостереоскопічна ситема, що заявляється, забезпечує зберігання практично без спотворень всієї колірної гамми початкового зображення, що можна розглядати, як додатковий позитивний ефект для користувоча. Тим самим, технічне рішення, що заявляється, вирішує поставлену задачу створення автостереоскопічної системи, яка забезпечує конвертацію зображення на поверхні візуалізації в 3D-формат без спеціальної попередньої підготовки початковоґо зображення в 2D-форматі з високим ступенем комфортності для користувача і з забезпеченням належної якості стереоскопії.