Ekran z głębią

Nowa generacja wyświetlaczy 3D nie wymaga zakładania okularów. Świetnie sprawdzą się one w smartfonach i tabletach – obiecują badacze.

Aktualizacja: 21.03.2013 02:09 Publikacja: 21.03.2013 00:27

Trójwymiarowy ekran bez okularów opracowali inżynierowie z Hewlett-Packard Laboratories w Palo Alto w Kalifornii. To rozwiązanie według inżynierów zespołu Davida Fattala idealnie nadaje się do urządzeń mobilnych – telefonów, tabletów, a nawet zegarków. Pozwala na oglądanie trójwymiarowego obrazu nawet pod dużym kątem i z bliskiej odległości.

Ważne 63 milimetry

O swoim wynalazku zespół poinformował na łamach dzisiejszego wydania magazynu „Nature". „Ekrany 3D niewymagające używania okularów mogą zrewolucjonizować takie dziedziny, jak wizualizacja danych, szkolenia medyczne i rozrywka" – piszą naukowcy. Mają nadzieję, że stosunkowo niski koszt produkcji szerokokątnego wyświetlacza 3D wysokiej rozdzielczości pozwoli na rozwój nowych urządzeń i aplikacji.

Świat, jaki widzą ludzie, jest przestrzenny. Rejestrujemy dwa nieco odmienne obrazy, ponieważ nasze oczy są oddalone od siebie – średnio o około 63 mm. Mózg łączy te dwa obrazy i sporządza trójwymiarowy model rzeczywistości. Dwuwymiarowe ekrany telewizorów i innych urządzeń pokazują jeden obraz, więc oczy widzą to samo, a mózg nie jest w stanie na tej podstawie zbudować przestrzennego modelu.

Urządzenia wyświetlające obrazy trójwymiarowe muszą dla każdego oka wyświetlać inny obraz. Jeden ze sposobów, znany jako aktywny, wykorzystuje szybko otwierające się i zamykające przesłony w okularach. Są one synchronizowane ze zmieniającymi się obrazami na ekranie przeznaczonymi dla lewego i prawego oka.

Czerwony i zielony

W ten sposób działają telewizory 3D. Tańszym rozwiązaniem jest tzw. system pasywny. Dwie soczewki w okularach są spolaryzowane w różnych kierunkach, na ekranie powstają jednocześnie dwa obrazy, każdy w innej polaryzacji. Na tej zasadzie działa trójwymiarowe kino, którego karierę datuje się od lat 50.

Znanym od lat sposobem uzyskiwania trójwymiarowego obrazu jest anaglif z filtrami o różnych kolorach (czerwony i zielony). Metody tej używano w eksperymentach z trójwymiarowymi filmami już w 1922 roku. Szybko jednak została uznana za winną bólów głowy. Konstruktorzy zainteresowali się wtedy obrazami uzyskiwanymi dzięki polaryzacji światła. Przy różnych okazjach anaglif jest nadal wykorzystywany, zwłaszcza tam, gdzie liczą się koszty (np. w drukowanych reklamach).

Ale jak uzyskać trójwymiarowy obraz bez okularów? Dla każdego oka musi być generowany inny obraz, a mechanizm, który na to pozwala, musi być wbudowany w ekran. Każdy piksel ekranu wymaga ukierunkowania. Muszą wysyłać światło w dokładnie określonym kierunku, tak aby obraz docierający do każdego oka widza był inny.

W najprostszym tego typu systemie wystarczą dwa kierunki: po jednym dla każdego oka. W takim przypadku trójwymiarowy obraz jest widoczny tylko w jednym określonym punkcie. To dyskwalifikuje ten system np. w telewizorach.

Idealnym rozwiązaniem byłoby, gdyby te piksele były w stanie wyświetlać różne obrazy w każdym możliwym kierunku. „Można to osiągnąć przy użyciu technik holograficznych, ale jest to stosowane tylko w przypadku obrazów nieruchomych" – pisze w komentarzu w „Nature" Neil Dodgston.

Wyświetlacze do oglądania obrazu 3D bez okularów mogą być zaopatrzone w odpowiednie układy optyczne, które zwielokrotniają dwa obrazy dla każdego oka z osobna. Wtedy widzowie mogą oglądać program 3D w określonych miejscach przed ekranem. Jednym z najbardziej popularnych urządzeń, które wykorzystują tego typu metodę, jest konsola Nitendo 3DS.

Prawie hologram

Jeśli obraz będzie wystarczająco wiele razy powielony, np. 16 razy, trójwymiarowy obraz będzie widoczny z wielu miejsc przed ekranem.

Nowością, którą zaproponował zespół Fattala, jest zastosowanie światłowodów połączonych z siatkami dyfrakcyjnymi do kierowania światła w określonych kierunkach. Inżynierowie zaprezentowali modele wyświetlaczy, gdzie różne obrazy dla obu oczu wysyłane są aż w 14 kierunkach. „Uważamy, że możemy osiągnąć nawet 64 kierunki – piszą autorzy w „Nature". – Możemy stworzyć płynny efekt 3D, który byłby podobny do oglądania hologramu".

Dodgston zwraca jednak uwagę, że nie wszystkie problemy zostały rozwiązane przez zespół z Hewlett-Packard Laboratories. Nie ma pewności, czy nie ucierpi jakość obrazu niewielkich ekranów urządzeń przenośnych. Technologia, aby być tania, musi być wdrożona do masowej produkcji. A utrzymanie bardzo wysokiego reżimu technologicznego, którego wymaga, będzie trudne. Dodgston przypomina, że opanowanie produkcji na szeroką skalę mikroluster powszechnych dziś w projektorach zajęło firmie Texas Instruments prawie 10 lat.

Jeżeli uda się inżynierom rozwiązać problemy technologiczne, za kilka lat ujrzymy smartfony i tablety z nowoczesnymi wyświetlaczami 3D.

masz pytanie, wyślij e-mail do autora

k.urbanski@rp.pl

Trójwymiarowy ekran bez okularów opracowali inżynierowie z Hewlett-Packard Laboratories w Palo Alto w Kalifornii. To rozwiązanie według inżynierów zespołu Davida Fattala idealnie nadaje się do urządzeń mobilnych – telefonów, tabletów, a nawet zegarków. Pozwala na oglądanie trójwymiarowego obrazu nawet pod dużym kątem i z bliskiej odległości.

Ważne 63 milimetry

Pozostało 92% artykułu
Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nowe technologie
Prof. Zybertowicz: AI może potraktować ludzkość jak budowniczy autostrad traktują mrowiska