تصویر سازی به روش استریوسکوپیک

تصاویر سه بعدی( 3D) در حال تبدیل شدن به جریان اصلی چند رسانه ای در بازی ها، فیلم ها، دیسک های Blu-ray و حتی محتوای سرویس های ماهواره ای/کابلی هستند. ما در اینجا به بررسی چگونگی کارکرد آن می پردازیم.

این روزها شما بدون استفاده از یک نمایش گر سه بعدی(3D) تقریباً نمی توانید از چیزی لذت ببرید یا کاری انجام دهید. تصویربرداری سه بعدی در حقیقت در قرن نوزدهم اختراع شد و از دهه 1920 میلادی در فیلم ها مورد استفاده قرار گرفت اما فیلم حماسی و علمی/ تخیلی جیمز کامرون، AVATAR این تکنولوژی را به شکلی جدید مطرح کرد و باعث شد تا تصاویر3D، به جریان اصلی این حوزه تبدیل شوند.
حالا که 3D کم تر اسرارآمیز شده است، تولیدکنندگان تلویزیون نیز در حال گنجاندن این تکنولوژی در محصولات خود هستند. پاناسونیک، سامسونگ و سونی تولید تلویزیون های 3D جدید خود را در ژانویه امسال اعلام کردند. و فیلم Avatar نیز می تواند بهترین اتفاقی باشد که برای Nvidia و Zalman در زمینه کوشش های آنان برای فروش کارت های ویدئویی 3D به افراد علاقه مند به بازی های کامپیوتری به وقوع می پیوندد. شرکت DisplaySearch که در زمینه تحقیق در بازار فعالیت می کند اعلام نموده که فروش سالیانه مانیتورهای 3D از 40000 یونیت در سال 2009 به 10 میلیون در سال 2018 افزایش پیدا خواهد کرد.
بنابراین با در نظر گرفتن این که حداقل تعدادی از علاقه مندان در فاصله زمانی یاد شده یک نمایش گر 3D تهیه خواهند کرد آگاهی از چگونگی کارکرد آن ها ارزش دانستن را دارد. در جهانی که هر لحظه در حال ارتقاء و پیشرفت است دانش و آگاهی به معنای قدرت است.

تکنولوژی های رقیب ممکن است از روش های مختلفی برای انجام یک کار استفاده کنند اما تمام ویدئوهای 3D به تصویربرداری استریوسکوپیک مبتنی هستند: توهمی از عمق با استفاده از ارائه یک تصویر اندکی متفاوت به هریک از چشم ها، ایجاد می شود. این تصاویر، مشابه هستند اما از منظر یا پرسپکتیوی متفاوت، به چشم ها می رسند. مغز شما سپس این دو تصویر را در یک مدل نقطه ای، سینک می کند. رایج ترین کاربردهای 3D به بیننده ای که یک چشم بند فعال( مثلاً عینک های کریستال مایع) یا غیر فعال ( مثلاً عینک های 3D که به روش خطی یا دایره ای پلاریزه شده اند ) را به چشم می زند، مبتنی است.

● عینک های liquid-crystal shutter
 

عینک های liquid-crystal shutter، تکنولوژی Nvidia برای محصول GeForce 3D خود استفاده می کند با یک نمایش گر یا پروژکتور ارتباط برقرار می کند( ما برای توضیح مثال خود از یک مانیتور LCD استفاده می کنیم زیرا این نوع مانیتورها رایج ترین راه حل برای کاربران PC محسوب می شوند). لنزهای این نوع عینک ها در بردارنده کریستال مایع و یک فیلتر پلاریزه کننده هستند که در فقدان ولتاژ، شفاف می باشند، اما وقتی ولتاژ به آن ها می رسد، تیره می شوند. ضمناً مانیتور، به سرعت بین نمایش یک تصویر، از یک پرسپکتیو به پرسپکتیو دیگر در حرکت است. عینک های shutter و نمایش گر با هم سینک می شوند و بنابراین لنز سمت چپ زمانی که نمایش گر در حال نشان دادن تصویر مورد نظر برای چشم راست است، تیره می شود و لنز راست وقتی در حال نمایش تصویر برای چشم چپ است، تیره می گردد. Nvidia از یک اتصال مادون قرمز بی سیم برای سینک عینک های خود با نمایش گر، بهره می برد اما بلوتوث، فرکانس رادیویی( RF) یا هر نوع اتصال باسیم دیگر نیز می تواند این کار را انجام دهد.
از آنجائیکه نرخ Refresh نمایش گر به شکل مؤثری، به نصف تقلیل داده می شود، چشم بیننده پرش های زیادی را خواهد دید مگر این که مانیتور از نرخ Refresh بسیار بالایی استفاده کند. تکنولوژی Nvidia نیاز به مانیتوری با نرخ Refresh معادل 120Hz دارد تا بتواند یک نرخ Refresh کارآمد 60Hz را تحویل دهد. عینک های shutter نیز یک تصویر تیره تر از چیزی که شما بدون استفاده از آن ها خواهید دید تحویل می دهند. این بدان خاطر است که آن ها نیمی از نوری را که به چشم شما می رسد بلوکه می کنند و فیلترهای پلاریزه کننده آن ها حتی وقتی به نور اجازه عبور می دهند، کمی تیره هستند.

● عینک های 3D پلاریزه شده
 

عینک های سه بعدی پلاریزه شده بسیار ارزان تر از عینک های shutter هستند زیرا آن ها توهم یک تصویر سه بعدی را بدون الکترون های فعال ایجاد می کنند. در این شمای Passive، فیلترهای پلاریزه کننده موجود در هریک از لنزها نوری را که به هر چشم می رسد محدود می کنند. این عینک ها با یک مانیتور یا پروژکتور که از دو فیلتر پلاریزه کننده برای نمایش دو پرسپکتیو مختلف از یک شی یا صحنه مشابه که بر روی دیگری سوپرایمپوز شده است جفت می شوند.
نور حاصل از منابع طبیعی یا حتی نور لامپ های حبابی عادی به شکل Random پلاریزه می شوند یعنی امواج نوری آن ها در مسیرهای مختلفی « اسپری» می شوند. وقتی یکی از این امواج نوری از یک فیلتر پلاریزه کننده، مثلاً عینک آفتابی پلاریزه شما عبور می کند، تنها آن امواجی که با مسیر فیلتر موازی هستند از سمت دیگر خارج می شوند.
در یک جفت عینک آفتابی که برای پلاریزاسیون 3D طراحی شده است دو لنز مجزا با فیلترهای پلاریزه کننده متفاوت انباشته شده اند. این روش، ما را مطمئن می کند که بیننده از یک چشم، مجموعه ای از امواج نور و از چشم دیگر، مجموعه دیگری از امواج نور را خواهید دید. عینک هایی که به شکل خطی پلاریزه شده اند از یک فیلتر پلاریزه کننده افقی برای یک چشم و از یک فیلتر پلاریزه کننده عمودی برای چشم دیگر استفاده می کنند. نقطه ضعف پلاریزاسیون خطی این است که اگر بیننده چشم یا سر خود را به بالا و پائین حرکت دهد تصاویر حاصل از کانال های چپ و راست می توانند درون هم نفوذ کنند. وقتی از تکنولوژی پلاریزاسیون دایره ای استفاده می شود یک فیلتر هم جهت با حرکت های عقربه های ساعت برای چشم دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. با به کارگیری این تکنولوژی، بیننده می تواند بدون از بین رفتن جداسازی تصویر چپ و راست، سر خود را به بالا و پایین حرکت دهد اما این کار کماکان منجر به عدم تراز عمودی خواهد شد. Zalman از پلاریزاسیون دایره ای در مانیتور سه بعدی Trimon خود استفاده می کند.

● Stereovision در بازی ها و فیلم ها
 

Stereovision می تواند کاری کند تا ظاهر بازی ها بسیار جالب شود اما به دلیل این که کارت ویدئویی باید برای ایجاد افکت، دو برابر تصاویر بیش تری را رندر کند شما به تغییر عمده ای در نرخ فریم می رسید. به عنوان مثال وقتی ما بازی Batman: Arkham Asylum را با یک GeForce GTX 285 در رزولوشن 1680× 1050 و با stereovision غیر فعال benchmark کردیم به نرخ فریم متوسط 55fps دست پیدا کردیم. وقتی stereovision را فعال کردیم، نرخ فریم به 36fps رسید.
سالن های سینما نوعاً از عینک هایی که به روش غیر فعال( PASSIVE) پلاریزه شده اند، استفاده می کنند زیرا ساخت آن ها ارزان تر تمام می شود. به عنوان مثال، سیستم 4K سونی یک فیلتر را که به روش دایره ای پلاریزه شده است در جلوی یک جفت لنز پروجکشن قرار می دهد. یکی از لنزها، تصویر مربوط به چشم راست و لنز دیگر تصویر مربوط به چشم چپ را می تاباند. این دو تصویر سپس بر روی پرده سوپرایمپوز می شوند و عینک ها، نوری را که از پرده بازتاب یافته است فیلتر می کنند به شکلی که چشم راست مخاطبان فقط تصویر چشم راست و چشم چپ آن ها فقط تصویر چشم چپ را می بیند.
پس از صرف زمان زیادی برای مقایسه بازی هایی که از 3D استفاده می کنند بر روی مانیتوری با نرخ Refresh بالا و مانیتورهای LCD shutter کمپانی Nvidia با مانیتور Trimon کمپانی Zelman که از اجزای پلاریزه کننده passive استفاده می کنند ما متوجه ارجحیت راه حل Nvidia شدیم. هرچند کیفیت حاصله در بازی ها به شدت به مقدار کوشش توسعه دهندگان بر سرمایه گذاری در به کارگیری این تکنولوژی بستگی دارد.
همانند تماشای فیلم ها در منزل، صحبت در مورد برنده رقابت در زمینه این تکنولوژی پیشرفته، هنوز بسیار زود است. The Blu-ray Association مشخصات خود برای ویدئوی Blu-rayی را که قادر به استفاده از این تکنولوژی است در دسامبر گذشته منتشر کرد و تا زمان نگارش این مطلب هنوز هیچ کدام از تلویزیون هایی که قادر به استفاده از تکنولوژی 3D هستند و در CES در معرض دید عموم قرار گرفتند از این تکنولوژی پشتیبانی نمی کردند.
منبع: بزرگراه رایانه، شماره 129