Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

В России разработаны жидкие кристаллы со скоростью обновления 7 000 Гц.

Аватар пользователя Капитан

Учёные из ФИАН получили новые жидкокристаллические материалы, позволяющие создать дисплей, в котором трёхмерная 3D картинка визуализируется в объёмной среде.




 


  Наверное, многим из нас знакомо лёгкое ощущение дискомфорта от просмотра 3D фильма. Но откуда оно приходит и как вообще двумерная картинка на плоском экране превращается в трёхмерное изображение? Ответы на эти вопросы связаны между собой.

Обычно 3D фильм содержит два набора перемешанных кадров (стерео пар) – один для левого глаза, а другой для правого. Они несколько отличаются по своим оптическим характеристикам (например, поляризации), и потому правое стекло 3D-очков пропускает только правое изображение, а левое – только левое. И уже в нашей голове эти кадры одной и той же 3D сцены, увиденной с разных ракурсов, собираются в общую 3D картину. Так создается иллюзия объёмного изображения, и для ее успешного восприятия очень важно, чтобы кадры одной стерео пары были строго разделены, а все стерео пары чередовались со строгой частотой – иначе малейшие нарушения ставят наш мозг в замешательство, о чём он нам и сигнализирует.

Сегодня подобные стереоскопические 3D дисплеи занимают главенствующее место на рынке. Однако особый интерес для специалистов представляют дисплеи с объёмным экраном, в которых наблюдается наиболее реалистичное 3D изображение сцены. По сути, – световой макет сцены, который можно увидеть без очков, под разными углами, независимо и сразу многими наблюдателями, да еще и с возможностью заглянуть внутрь ее.

Создать такой дисплей можно, используя массив жидкокристаллических светорассеивающих ячеек, на которые поочередно и согласованно будут проецироваться изображения сечений исходной 3D сцены. Однако и в этом подходе есть свои сложности. Комментирует заведующий отделом оптоэлектроники ФИАН доктор физико-математических наук, профессор Игорь Николаевич Компанец:

«Чтобы человеческий глаз воспринимал картинку непрерывной частота кадров должна быть не менее 25 Гц, а значит, длительность каждого кадра – не более 1/25 секунды. Но это в случае одной ячейки. А если мы хотим сделать объёмное изображение, предположим, из ста сечений, т. е. используя сто жидкокристаллических ячеек, то время включения рассеяния света в каждой из них должно быть в сто раз меньше. И соответственно, частота подачи сечений от видеопроектора - уже 2,5 кГц.»

Нематические жидкие кристаллы (НЖК), на основе которых работает большинство современных дисплеев и видеопроекторов, не могут удовлетворить таким требованиям. При приложении электрического напряжения 100 В к ячейкам с НЖК, кристалл достаточно быстро (за время порядка 0,2 миллисекунды) изменяет свое оптическое состояние, но возвращается он к своему исходному состоянию после выключения поля существенно медленнее – под действием упругих сил это происходит за время порядка миллисекунды. В результате, число НЖК-ячеек в объемном экране не может превышать двадцати. Понятно, что для создания объёмных экранов 3D дисплеев этого недостаточно. Учёные из ФИАН предложили использовать жидкие кристаллы другого типа – смектики.

«В наших ячейках мы используем смектические ЖК, обладающие сегнетоэлектрическими свойствами. Их вектор спонтанной поляризации ориентируется вдоль направления внешнего электрического поля. Такие ЖК очень чувствительны к обоим знакам электрического поля, так что время переключения оптического состояния, причем как рассеивающего свет, так и прозрачного составляет в них всего лишь несколько десятков микросекунд при управляющем напряжении 30 В» – комментирует Игорь Николаевич.

 http://i023.radikal.ru/1312/68/f135477155a8.gif 

По ссылке (gif формат сайт не поддерживает) макет объёмного 3D-экрана. На каждой из ячеек поочерёдно включается рассеяние света и согласованно с этим подаётся очередной слой исходного изображения, а при быстром переключении ячеек уже можно видеть непрерывное объёмное изображение.

В результате, учёным ФИАН удалось создать экспериментальный макет 3D-дисплея с объёмным экраном, составленным из 5 смектических ЖК-ячеек.

«Принцип его работы очень прост. На каждой из ячеек по очереди включается рассеяние и подаётся картинка. Сначала первая, потом вторая – листаем как бы по слоям, по сечениям, но так быстро, что видим непрерывное объёмное изображение. Получается как бы "аквариум", в котором в реальном времени визуализируются объёмные картинки» – рассказывает Игорь Николаевич.

Количество ячеек можно довести до ста и получить настоящий, уникальный даже для мировой практики объёмный экран. Параметры самих ЖК-ячеек вполне позволяют выполнить эту амбициозную задачу, но здесь есть новая проблема, ведь в составе 3D-дисплея кроме экрана должен быть ещё видеопроектор, способный проецировать на ЖК-ячейки изображения сечений с частотой в несколько килогерц. Но и это можно реализовать с помощью другого сегнетоэлектрического смектического ЖК, который модулирует не рассеяние света, а его поляризацию, а значит, интенсивность света, регистрируемую за поляроидами. Разработанные в ФИАН ЖК-ячейки на основе такого смектика способны при управляющем напряжении модулировать свет с частотой до 7 кГц, т.е. в 50 раз быстрее, чем с нематическим ЖК.

Игра стоит свеч. Перспективы применения таких дисплеев очень широки, поскольку они не вызывают привычных сегодняшнему зрителю дискомфортных ощущений и способны давать реалистичную трёхмерную картинку объекта с сохранением всех его внешних деталей (а при соответствующем программном обеспечении – и внутренних).

  Игорь Николаевич Компанец: «Подобные дисплеи можно использовать в космической и авиа- навигации, в трёхмерных тренажёрах, в различных интерактивных играх и даже в медицине – для визуализации томографических изображений. Ведь что мы здесь имеем? Сигналы томографа, которые дают информацию о сечениях тела или его органа, которые в итоге регистрируются на плёнке. А у нас плёнка не нужна. Сигналы преобразуются в скоростном видеопроекторе в оптические и сразу поступают на светорассеивающие ЖК-ячейки, формируя в реальном времени трёхмерное изображение органа. Какой простор для диагностики, по сути четырехмерной

М. Петров, АНИ «ФИАН-информ»

http://fian-inform.ru/priborostroenie/item/181-nzhk-na-szhk

Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя nehnah
nehnah(5 лет 2 месяца)(06:29:15 / 06-12-2013)

Вот это новость! Новостища! "Нерукопожатая и отсталая" Россия тоже умеет приближать будущее, причём как обычно - необычно... :-)

Аватар пользователя Wasp
Wasp(5 лет 9 месяцев)(09:07:11 / 06-12-2013)

+1

но вот вопрос реализации идеи...

Аватар пользователя snowman
snowman(5 лет 10 месяцев)(11:03:54 / 06-12-2013)

С реализацией проблем не вижу: если это реально работает, то очень быстро найдётся фонд (как гос так и частный может быть) который купить патент и поставит з/п учёным, и вуаля через 3-4 года будет продукт

НастройкиНастройкиНастройки§1234567890-=BackspaceTabqwertyuiop[]Returncapslockasdfghjkl;'\shift`zxcvbnm,./shiftEnglishDeutschEspañolFrançaisItalianoPortuguêsРусскийalt altНастройки
Аватар пользователя inemasch
inemasch(3 года 11 месяцев)(12:21:06 / 06-12-2013)

Круто

Аватар пользователя Tikovka
Tikovka(5 лет 4 месяца)(12:22:42 / 06-12-2013)

хех - Щас гиг видео памяти еле хватает - после такого терабайта будет мало .

Аватар пользователя ВГУ
ВГУ(4 года 2 месяца)(12:30:29 / 06-12-2013)

Лёгкий (а иногда и не лёгкий) дискомфорт при просмотре 3хмерного кино происходит из-за того, что бокэ (размытие того, что не в фокусе) есть и у камеры, и у глаз. При просмотре 3д-фильма глаз обязательно должен фокусироваться там, где оператор сфокусировал камеру.

В противном случае глаза пытаются сфокусироваться там где сама картинка размыта, размыта при съёмке видео, информации там уже нет, чёткой она уже не станет никогда, но мозг автоматически начинает гонять фокус глаз взад-вперёд, не понимая, почему картинка не становится четкой. Мозг начинает материться, мол чё за х-ня.

Поэтому в 3д кино - по сути режиссер и оператор физически заставляют зрителя смотреть туда, куда хотят они.

Вторая причина дискомфорта - разное расстояние между глаз и разное "фокусное расстояние" у глаз. А стереокамера имеет своё фиксированное расстояние при своём фокусном расстоянии. Особенно сильно фачатся глаза у очкариков. И чем хуже зрение, тем сильнее фачатся глаза.

Аватар пользователя evm11
evm11(5 лет 1 месяц)(13:11:57 / 06-12-2013)

А стереокамера имеет своё фиксированное расстояние при своём фокусном расстоянии.

Ээээ.... Уважаемый. а вы видели стереокамеры, которыми снимают фильмы?

Из сделанного утверждения, похоже не видели. У профстереокамер менятся угол между объективами в зависимости от дальности до точки фокусировки.

Аватар пользователя meps
meps(5 лет 10 месяцев)(14:01:53 / 06-12-2013)

И что это опровергает? Ну скособочили объективы на слона на горизонте, а я хочу разглядеть камень на переднем плане и не могу. 3д только тогда станет настоящим, когда сцена будет отображаться для каждого смотрящего с учетом именно его направления взгляда и положения перед экраном. А для этого пока дешевле каждому раздать закрытые очки с парой полноценных экранов, но даже они глубину резкости не отслеживают.

Аватар пользователя BERES
BERES(5 лет 11 месяцев)(15:03:16 / 06-12-2013)

Идеального решения при существующих глазах нет в принципе, они слишком примитивно устроены. Нужно менять глаза или вообще исключать их из информационного потока воздействуя непосредственно на мозг.

 

Аватар пользователя evm11
evm11(5 лет 1 месяц)(15:58:11 / 06-12-2013)

Ну скособочили объективы на слона на горизонте, а я хочу разглядеть камень на переднем плане и не могу.

Ну и причем тут 3Д? Абсолютно ни при чем. Потому что и на обычном изображении если объект вне ГРИПЮ он будет размыт и детально его не рассмотришь. И это не проблема 3Д, а проблема самого принципа получения картинки.

Аватар пользователя meps
meps(5 лет 10 месяцев)(18:46:28 / 06-12-2013)

3д тут при том, что картинка на экране уже сфокусирована на конкретную глубину сцены. Целясь глазами глубже или ближе зритель не может управлять этим процессом, но если хочется смотреть не туда, куда режиссер, то глаза и мозг негодуют.

Аватар пользователя evm11
evm11(5 лет 1 месяц)(22:12:13 / 06-12-2013)

Еще раз медленно и по буквам.

Если я сделал фотку (не стерео и не 3Д) выбрал объект для фокусировки, то остальное изображение буде размыто и ты не сможешь там ничего рассмотреть, только догадыватся.

Еще раз спрашиваю - приичем тут 3Д?!

Аватар пользователя meps
meps(5 лет 10 месяцев)(22:15:45 / 06-12-2013)

Еще раз, медленно -- на фотку смотрят двумя глазами и оба видят ее в одной плоскости. Смотреть "вглубь" там не на что, картинка-то совпадает, явления параллакса нет.

Аватар пользователя ВГУ
ВГУ(4 года 2 месяца)(00:42:43 / 07-12-2013)

.

Аватар пользователя ВГУ
ВГУ(4 года 2 месяца)(00:41:56 / 07-12-2013)

Под "фокусным расстоянием" я имел ввиду угол зрения. Так же как и фокусное расстояние у объектива - 50мм, 85мм итп.
А не расстояние от глаз/объектива до объекта, на котором они сфокусированы.
То, что объективы поворачиваются - ничего не меняет.

Аватар пользователя Добрый человек

Не так уж и много поводов для оптимизма. Увеличивая количество каналов в картинке, нужно пропорционально увеличивать световой поток. Т.е. изображения будут либо очень маленькие, либо очень тусклые.

 

Аватар пользователя BERES
BERES(5 лет 11 месяцев)(14:59:16 / 06-12-2013)

Нет нужды сильно увеличивать световой поток. Представьте себе, что перед Вами не 100 пачек ЖК фильтров, а одна, перемещающаяся по "аквариуму" со скоростью переключения фильтров. Если фильтры действительно быстро просветляются, а в просветленном состоянии свет не поглощают и не рассеивают (иначе вообще ничего видно не будет), то разницы Вы не заметите.  Ничто не идеально, некоторое усиление света понадобится, но не в 100 раз. Хотя и 100 раз - технически не проблема, просто ставим не 1 люминесцентную лампу подсветки, а 100, они маленькие, поместятся.

Аватар пользователя Добрый человек

Если эта схема эквивалентна классической с вращающимся наклонным зеркалом, то да, увеличение светового потока незначительно. Но я как-то иначе понял написаное.

Аватар пользователя Добрый человек

.

Аватар пользователя Homo 2.0
Homo 2.0(4 года 6 месяцев)(14:09:02 / 07-12-2013)

Так как в новости неопубликована картинка этого уродца, - публикую её:

ИМХО - 3D экраны, - баловство ровно до тех пор, пока не разработаны столь же удобные интерфейсы общения человек-машина, как 2D<->классическая мышка. Т.е. в 3D экран надо иметь возможность влезть либо рукой, либо указателем.

И да, если составить экран из тех же 100 слоёв таких стекляшек, что при стандартном размере пикселя в 0,2 мм даст толщину (глубину) такого "3D" экрана всего 20мм, то он сам будет поглощать проценотов 80 своего собственного света, - то есть изображение от дальних от зрителя пластин будет мутным и расплывчатым. А уж глубина изображения в несколько метров для такой технологии непосильна по определению.

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...