В кино часто показывают фильмы в формате 3D. Однако нередко слышны жалобы, что во время просмотра кружится и болит голова, подступает тошнота…

Специалисты Физического института АН России и инженеры из компании Samsung нашли решение проблемы. Вот что рассказал о сути своей работы, кандидат физико-математических наук Андрей Николаевич Путилин.

Сотрудники Лаборатории сверхбыстродействующей оптоэлектроники и обработки информации ФИАНа совместно с инженерами Исследовательского центра Samsung Electronics в Москве разработали трехмерный дисплей, способный самостоятельно подстраиваться под каждого пользователя.

«Когда мы просто смотрим на какой-то объемный предмет, то, меняя свое положение относительно него или поворачивая его, мы можем его рассматривать с разных сторон, — пояснил А.Н. Путилин. — Так у человека создается трехмерная картинка. Для естественного формирования объема, как оказалось, недостаточно просто получать разные картинки для правого и левого глаза. Необходимо, чтобы в мозгу сформировалась трехмерная модель предмета. А обмануть мозг труднее, чем зрение. Например, в реальности, если мы начнем обходить какой-либо объект с одной или другой стороны, то и он должен как бы подставлять нам для осмотра тот или иной бок. В современных ЗD-кинотеатрах такого не происходит. Мозг пытается восполнить информацию, но взять ее негде. Результат — головная боль.

Второй неприятный эффект возникает, когда объект как бы вываливается из экрана, словно бы приближаясь к зрителю. Глаза человека при этом автоматически сходятся к переносице. Кроме того, изменяется и кривизна самого хрусталика в глазу. Эти механизмы называются аккомодацией — настройкой по фокусу и конвергенцией — настройкой по углу схождения оптических осей на предмете. Работать аккомодация и конвергенция должны согласованно, однако в большинстве дисплеев этой согласованности не наблюдается — ведь на самом деле объект остается в плоскости экрана. Вот вам и еще один фактор для возникновения дискомфорта.

Для решения этих проблем и создана схема адаптивного дисплея, который показывает многоракурсную стереоинформацию, причем каждому зрителю индивидуально.

Схема состоит из системы слежения за положением глаз человека, линзы и системы микропроекторов, которые строят увеличенное стереоизображение под каждый глаз.

Затем оно фокусируется на области расположения органов зрения каждого зрителя индивидуально.

Сглаживание проблем восприятия стереоизображения достигается, во-первых, за счет конструкции линзы — в патенте рассматриваются примеры голографических и микропризменных линз, устройство которых составляет «ноу-хау» разработчиков. Во-вторых, микропроекторы проецируют сразу стереоизображение; при этом осуществляется подвижная настройка по фокусу, расстояние между проекторами также адаптивно меняется.

Такая система позволяет не только повысить комфортность показа для зрителей, но и значительно экономит энергопотребление и вычислительные ресурсы системы.

Придумать датчики, которые делают такой необычный экран сенсорным, очень непросто. Несколько крупных компаний, в том числе знаменитая Apple, пытаются разработать подобное устройство. Получается пока хуже, чем у сотрудников DisplAir.

Именно поэтому группа инвесторов предоставила недавно грант в миллион долларов нашим специалистам. Средства пойдут на запуск «полупромышленного производства дисплеев». Каждый месяц планируется выпускать до 100 экранов.

Кстати…

ВИДЕНИЕ В ТУМАНЕ

Помните, как в «Звездных войнах» перед героями прямо в воздухе вдруг появлялось мерцающее объемное изображение? Сотрудникам российской компании DisplAir удалось такой «фокус» сделать в жизни.

Принцип вроде простой — в затемненном помещении на туманное облако, состоящее из мельчайших капелек воды, проецируется изображение. С помощью специальной технологии создается полное ощущение объема.

Причем изображением можно управлять. Скажем, перевернуть руками выведенное «на туман» фото автомобиля или «пощупать» ткань костюма экранного героя.

Объем световой энергии, который попадает в человеческий глаз от дисплея, составляет порядка миллионной (!) доли от излучаемой энергии. Площадь светового пятна, которое приходит в человеческий глаз, составляет 1–2 кв. мм. Умножив на два, получим то, что приходит в оба глаза, все остальное просто освещает комнату. Поэтому когда специалисты продумывали адаптивную систему, то заложили в нее такое соображение.

Если «выстреливать» световую энергию только в те места, где находятся конкретные зрители, то дисплей будет потреблять очень немного энергии. Энергии двух маленьких светодиодов достаточно для того, чтобы отобразить информацию для одного человека. И ему это изображение покажется очень ярким.

Придумали наши специалисты и то, как экономить вычислительные ресурсы. Для отображения и обработки информации компьютер параллельно формирует именно столько «видеообразов», сколько человек участвует в просмотре. На пустое зрительское место компьютер реагировать не будет.

Макет дисплея и программное обеспечение под него уже разработаны. Оформлен российский патент. Впереди будет проведено патентование за границей.

В. ЧЕРНОВ