В большинстве моделей 3D-очков контроллер выполняется в виде отдельного внешнего блока, хотя в настоящее время появилось много видеоадаптеров с интегрированными контроллерами для 3D-очков.
Современный рынок 3D-очков достаточно разнообразен. Преимущественно используются беспроводные модели, обеспечивающие связь с ПК с помощью инфракрасного передатчика, аналогичного телевизионному пульту управления.
ЗD-мониторы
Одним из направлений получения стереоскопического изображения является использование ЗD-мониторов. Существуют устройства двух типов, которые можно отнести к категории 3D-мониторов:
· плоскопанельные ЗD-мониторы на основе ЖК-экранов;
· мониторы на основе ЭЛТ, оборудованные поляризационным ЖК-фильтром.
Плоскопанельные ЗD-мониторы основаны на свойстве избирательности ЖК-мониторов по отношению к поляризации проходящего излучения. Стереопара в таких мониторах создается за счет того, что ЖК-ячейки нечетных строк экрана пропускают свет с одной поляризацией, например, с горизонтальной, а ячейки четных строк — с вертикальной. Нечетные строки растра используются для отображения левой части стереопары, а четные — правой. Наблюдение стереоэффекта производится с помощью пассивных поляризационных очков. Примером устройства, основанного на этом свойстве, служит ЗD-экран ПК типа Notebook Cyberbook.
Для работы с плоскопанельными мониторами другого типа 3D-очки не требуются. Принцип действия этого монитора основан на использовании двух разработок фирмы Sony: так называемого двойного расщепителя изображения и специальной фотодиодной системы слежения за положением головы пользователя. Расщепитель изображения состоит из двух прозрачных пластин, между которыми размещен ЖК-экран. Благодаря этому изображение на ЖК-экране может быть видно только под определенным углом. На экране одновременно отображаются оба элемента стереопары, причем пластины преломляют свет таким образом, что каждый глаз видит только один из элементов стереопары. Чтобы исключить нарушение стереоэффекта, который зависит от угла зрения, при изменении положения головы пользователя, применяется специальная система слежения за положением, в которой в качестве датчиков используется линейка фотодиодов, расположенная над основным экраном. Эта система формирует электрический сигнал, связанный с изменением угла зрения пользователя, под действием которого изменяется коэффициент преломления панелей, обеспечивая устойчивый стереоэффект. Такой принцип действия заложен в основу 15-дюймового ЗD-экрана ЖК-монитора фирмы Sony. Оптимальное расстояние до экрана составляет около 60 см, а максимальное разрешение — 1024x768.
Мониторы с поляризационным фильтром обеспечивают формирование трехмерного изображения с помощью обычного монитора на основе ЭЛТ, оборудованного специальным внешним электронно-управляемым поляризационным фильтром, например, Monitor Zscreen 2000 производства фирмы StereoGraphics. Этот фильтр используется вместе с пассивными поляризационными очками. Фильтром управляют сигналы специального контроллера, подключаемого к выходу видеоадаптера, подобно контроллеру ЗD-очков. Однако, в отличие от активных очков, у фильтра изменяется не прозрачность, а направление поляризации проходящей через него световой волны.
Контроллер управляет фильтром таким образом, что нечетные кадры оказываются поляризованными в одном направлении, а четные — в другом. В свою очередь, одно стекло пассивных очков пропускает свет с одним направлением поляризации, а другое —с другим. В результате один глаз видит только одну часть стереопары, а второй — только вторую.
Таким образом, в фильтре реализован такой же, как и в активных ЗD-очках, затворный метод разделения элементов стереопары. Достоинством данного устройства, по сравнению с активными ЗD-очками, является возможность использования легких и удобных пассивных очков.
ЗD-проекторы предназначены для коллективного просмотра объемных изображений в больших аудиториях. Главными отличиями ЗD-проекторов от мультимедийных являются сложная конструкция оптической системы и наличие специальных поляризационных фильтров (встроенных или внешних), при помощи которых производится селекция элементов стереопары.
Для реализации последовательного метода показа элементов стереопары частота кадров проектора должна быть в два раза выше обычной. Мультимедийные проекторы на основе ЖК-матриц не удовлетворяют этому требованию из-за инерционности молекул ЖК-вещества. Поэтому в качестве источника изображения в ЗD-проекторах применяется электронно-лучевая трубка, экран которой покрыт люминофором, дающим высокую яркость свечения и малое время послесвечения. Высокая яркость изображения, формируемого ЗD-проектором на проекционном экране, обеспечивается использованием трех монохромных ЭЛТ для каждого из основных цветов (R, G, В). На каждой ЭЛТ закреплен индивидуальный объектив. Проектор оснащен сложной электронной системой регистрации. Система автоматически определяет расстояние от проектора до экрана и на основе полученных данных с высокой точностью совмещает три монохромных изображения, проецируемых тремя объективами. ЭЛТ и объектив представляют собой единый конструктивный узел.
Люминофор экрана светится очень ярко, поэтому для предотвращения перегрева экран ЭЛТ охлаждают с помощью специальной жидкости, находящейся между экраном ЭЛТ и линзой объектива. Специальные регулировочные винты служат для ручной юстировки объектива. Примером такого устройства является проектор BARCOGRAPHICS 1209s фирмы BARCO. Проектор способен отображать видеосигнал от различных источников: от видеомагнитофона формата VHS до профессиональных графических стан ций, работающих с разрешением 2500x2000. Высокое разрешение проецируемого изображения связано с отсутствием зернистости люминофора, поскольку в монохромных ЭЛТ, которыми оснащен проектор, используется сплошное люминофорное покрытие. Для создания стереоэффекта при проецировании изображения необходимо обеспечить раздельное наблюдение элементов стереопары левым и правым глазом. Для этого используются один или два проектора и поляризационные очки (активные или пассивные) для каждого зрителя. В зависимости от используемой комбинации такого оборудования различают четыре схемы получения стереоскопической проекции.
Активная схема предполагает использование одного проектора на основе ЭЛТ, выполняющего последовательный показ элементов стереопары, в то время как зрители пользуются беспроводными активными поляризационными очками затворного типа. Пассивная схема строится с помощью одного проектора на основе ЭЛТ с внешним электронно-управляемым поляризационным затвором, последовательно показывающим элементы стереопары с различной поляризацией. Зрители используют пассивные поляризационные очки.
Пассивная схема 2 предполагает использование двух проекторов на основе ЭЛТ, выполняющих одновременный показ элементов стереопары. Каждый проектор оборудован внешним пассивным поляризатором, обеспечивающим различную поляризацию элементов стереопары, а зрители пользуются пассивными очками.
Пассивная схема 3 основана на использовании двух ЖК-проекторов, обеспечивающих одновременный показ элементов стереопары. Зрители пользуются пассивными очками.
Вопросы для самоконтроля:
1. Устройства формирования объемных изображений: назначение, принцип действия стереоскопа, способы селекции;
2. VR-шлемы;
3. 3D- очки;
4. 3D мониторы;
5. 3D- проекторы.
Тема 5.5 Видеоадаптеры
Студент должен:
иметь представление:
· об устройствах отображения информации
знать:
· типы видеоадаптеров;
· основные характеристики видеоадаптеров
Видеоадаптеры: назначение, функции и типы. Режимы работы и характеристики видеоадаптеров, их основные компоненты и характеристики. Выбор видеоадаптера.
Методические указания
Видеоадаптер (видеокарта) является компонентом видеосистемы ПК, выполняющим преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри ПК, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. По существу, видеоадаптер выполняет роль интерфейса между компьютером и устройством отображения информации (монитором).
По мере развития ПК видеоадаптеры стали реализовывать аппаратное ускорение 2D- и ЗD-графики, обработку видеосигналов, прием телевизионных сигналов и многое другое. Современный видеоадаптер, называемый Super VGA (Super Video Graphics Adapter), или SVGA, представляет собой универсальное графическое устройство.
Видеоадаптер определяет следующие характеристики видеосистемы: