آموزش نمایشگرهای سه بعدی

[moein_13 528]

نمایشگرهای سه بعدی

 

 

امروزه در اخبار تکنولوژی و فناوری­های نوین، گزارش­های زیادی در رابطه با نمایشگرها یا تلویزیون­های سه­بعدی می­شنویم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

امروزه در اخبار تکنولوژی و فناوری­های نوین، گزارش­های زیادی در رابطه با نمایشگرها یا تلویزیون­های سه­بعدی می­شنویم. نمایشگرهای سه­بعدی، هیجان ناشی از دیدن فیلم­های سه­بعدی و سینمای سه­بعدی را در ذهن تداعی می­کنند. طراحان و سازندگان نمایشگرهای سه­بعدی با الهام از نحوه عملکرد دیدن اشیا با چشم، و چگونگی تفسیر آن توسط مغز، ساختار چنین وسایلی را طراحی نمودند. هنگامی می­توانیم جسمی را ببینیم که نوری از آن به چشم ما وارد شود؛ سپس مغز شروع به تفسیر نور دریافت شده می­کند و تصور جسم در فکر ما خلق می­شود؛ در این زمان است که جسم را می­بینیم.

هنگامی که جسمی دور باشد نور منعکس شده از آن به صورت موازی به دو چشم ما وارد می­شود و در صورتی که فاصله از جسم کم باشد، نورهای تابشی به صورت همگرا وارد چشم می­شوند. در هر دو حالت، چشم تأخیر و جابجایی نور را روی نقطه کانونی شبکیه اصلاح کرده و اطلاعات یکپارچه­ای را به مغز ارسال می­کند و جسم دیده می­شود. از طرفی، هنگامی که چشم تلاش می­کند تا سمت راست یا چپ بینی را ببیند، بعد از مدت کوتاهی دچار دوبینی می­شود. این ویژگی چشم اساس و پایه ساخت نمایشگرهای سه­بعدی اعم از سینما، تلویزیون، مانیتور و ... شده است.

صفحات نمایشگرهای سه­بعدی مانند نمایشگرهای عادی از پیکسل تشکیل شده با این تفاوت که تمامی پیکسل­های موجود در صفحه، یک نوع تصویر را نمایش نمی­دهند. به عبارتی در یک لحظه دو تصویر از نمایشگر پخش می­شود. نیمی از پیکسل­ها یک تصویر و نیمی دیگر تصویری دیگر را پخش می‌کنند زیرا یکی از آن تصاویر، فقط برای دیدن با چشم چپ و تصویر دیگر فقط برای دیدن با چشم راست است.

تعداد پیکسل­های تشکیل دهنده صفحه نمایش در کیفیت تصاویر سه­بعدی نقش بسیار مهمی دارد. از طرفی سرعت انتقال اطلاعات به پیکسل­ها نیز از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. امروزه نمایشگرهای پلاسما و LCD دارای سرعت مناسبی در جایگزینی تصاویر هستند. به همین منظور از این نوع نمایشگرها در تولید تصاویر سه­بعدی استفاده می­شود. یکی از تفاوت­های عمده بین نمایشگرهای سه­بعدی با LCD یا پلاسما در شیشه این نمایشگرهاست. این شیشه­ها به گونه­ای ساخته شده­اند که نور را پخش نمی­کنند بلکه به صورت متمرکز به نقطه هدف ارسال می­کنند.

هدف آن به طور متناوب بین چشم چپ و راست بیننده تغییر می­کند. در یک لحظه هدف آن یکی از چشمان بیننده است و در لحظه­ای دیگر چشم دیگر بیننده را مورد هدف قرار می­دهند و چون تصاویر با سرعت بالایی عوض می­شود و به تناوب به چشم راست و چپ ارسال می­گردد، در نتیجه دیدی سه­بعدی از تصاویر نمایشگر ایجاد خواهد شد. البته با استفاده از عینک­های ویژه هم اختلاف زمانی دو تصویر برطرف شده و تصویری واحد به مغز مخابره می­شود و همچنین تصاویر با وضوح و کیفیت بالاتری دیده می­شوند.

به عبارتی سیستم داخل این عینک­ها به گونه­ای طراحی شده است که اختلاف زمانی دو تصویر متناوب را با سرعتی بسیار بالا از بین می­برد در نتیجه آنچه ما تصور می­کنیم تصاویری با وضوح و کیفیت مناسب است که به محیط طبیعی بسیار نزدیک است. عینک­های ساخته شده برای این نمایشگرها به دو نوع تقسیم می­شوند. نوع اول آن دارای تکنولوژی ساده­ایست و در ساخت آن از لنز anaglyph استفاده شده است.

در صورتی که بدون این عینک به صفحات نمایشگر سه­بعدی نگاه شود دو گونه تصویر دیده می­شود و چشم دچار دوبینی شده و بعد از مدتی خیره شدن به صفحه نمایشگر، احساس سرگیجه به فرد دست می­دهد. لنز به کار رفته در این عینک­ها به رنگ­های قرمز و آبی است و تصاویر سه­بعدی را از صفحه تلویزیون به چشم بیننده منتقل می­کند. چگونگی عملکرد این لنزها بدین قرار است که لنز قرمز نورهای قرمز ساطع شده از نمایشگر را جذب می­کند و باعث حذف نور قرمز در تصاویر می­شود.

لنز آبی نیز به همین ترتیب نورهای آبی تصاویر را جذب می­کند. به عبارتی چشم با لنز آبی تصاویر قرمز و با لنز قرمز تصاویر آبی را می­بیند. از آنجا که چشم دارای قدرت همگرایی روی نقطه­ای خاص در شبکیه است، مغز هنگامی تصویری را تشخیص یا تفسیر می­کند که هر دو چشم، یک تصویر را دیده باشند. در نمایشگرهای سه­بعدی نورهای وارد شده از صفحه نمایشگر به چشم، در نقطه­ای متمرکز می­شود که روی فاصله کانونی چشم نیست و اندکی با آن تفاوت دارد با استفاده از عینک، این اختلاف با فاصله کانونی برطرف شده و یکی از تصاویر نزدیک­تر و دیگری دورتر دیده می­شود و بیننده تصور می‌کند که تصویر عمق دارد؛ بدین ترتیب تصاویر سه­بعدی ایجاد می­شود.

امروزه نوع پلاریزه این عینک­ها برای دیدن فیلم در سینما مورد استفاده قرار می­گیرد. در نوع دیگر این عینک­ها از تکنولوژی LCD یا نمایشگرهای کریستال مایع استفاده شده است. این عینک­ها مجهز به حسگرهای مادون قرمز می­باشند و از طریق بی­سیم با صفحه نمایشگر مرتبط هستند. بدین ترتیب آنچه در صفحه نمایشگر وجود دارد بر روی این عینک ظاهر می­شود و همچنین تأخیر زمانی بین مجموعه تصاویری که به چشم چپ و راست بیننده می­رسد، در کسر بسیار کوچکی از ثانیه از بین می­رود و بیننده تصاویر نمایش داده شده را بدون تأخیر زمانی و دارای کیفیت و وضوح بسیار بالایی می­بیند.

لنزهای LCD این عینک­ها در دو حالت شفاف و مات در تناوب هستند که هر یک از این حالات روی یک چشم عمل می­کند و به طور متناوب تغییر می­کند ولی چون این اتفاق با سرعت بسیار بالایی می­افتد، ذهن انسان قادر به کشف و تشخیص آن نیست. به همین دلیل است که اگر هنگام دیدن نمایشگرهای سه­بعدی از عینک استفاده نشود، بیننده دچار دو بینی خواهد شد. تصور کنید که دوربینی از نقطه x به سمت نقطهy از چپ به راست (مطابق فلش نشان داده شده) حرکت کند. اگر بیننده­ای با یک لنز تیره و چشم چپ به این نقطه خیره شود سپس این تصویر را با چشم راست و همان لنز ببیند، هنگامی که دوربین به نقطه y می­رسد چشم چپ با یک هزارم ثانیه زودتر از چشم راست آن را دیده است.

این تأخیر زمانی در چشم چپ و راست باعث خلق تصاویر سه­بعدی می­شود. به عبارتی تصویربرداری سه­بعدی تکنیکی است که با دوربین­های فیلمبرداری و انجام تأخیر زمانی در ثبت تصاویر، ایجاد می­شود. عمق ایجاد شده در تصاویر سه­بعدی، ارتباط مستقیم با سرعت حرکت دوربین و نیز فاصله از جسم دارد. در فیلمبرداری حرفه­ای سه­بعدی از دوربین­هایی با پایه ثابت استفاده می­شود که به طور مداوم به دور جسم یا شی بی­حرکت گردش می­کنند. از این روش در ساخت فیلم­های تلویزیونی و بازی‌های کامپیوتری در قالب سه­بعدی استفاده می­گردد.

تصاویر سه­بعدی در انواع نمایشگرهای زیر قابل دیدن است:

▪ Anaglyphic ۳D (با عینک­های تیره)

▪ Polarization ۳D (با عینک­های پلاریزه)

▪ Alternate-frame sequencing (با عینکی که صفحات آن به تناوب باز و بسته می­شود یا کرکره ایست)

▪ Autostereoscopic (نمایشگرهایی بدون عینک)

شرکت سونی به تازگی نمایشگری ارائه داده است که بیننده می­تواند بدون عینک تصاویر آن را به صورت سه­بعدی ببیند. این شرکت اعلام کرده است که این محصول در ابعاد بزرگ تولید می­شود و برای نمایش تبلیغات مورد استفاده قرار می­گیرد. برای نمایشگرهای سه­بعدی می­بایست فیلم­های خاصی تولید شود که به آن فیلم­های سه­بعدی گفته می­شود. فیلم سه­بعدی عبارتند از تصاویر متحرکی که تعبیری غیر واقعی از عمق محیط در ذهن ایجاد می­کند. برای این منظور دوربین­های ویژه­ای تصاویر را از دو جهت ثبت می­کنند یا با استفاده از تکنیک­های کامپیوتری و سخت­افزارهای مخصوص، محیط مورد نظر، تصویرپردازی می­شود.

این روش محدود به فیلم­های سینمایی بلند نمی­شود بلکه شامل فیلم­های تلویزیونی یا ویدیویی نیز خواهد شد. از طرفی به دلیل هیجان زیاد ایجاد شده ناشی از دیدن تصاویر سه­بعدی، بازی­های کامپیوتری ساخته شده با این تکنیک­ها، مورد استقبال عده کثیری از افراد به ویژه جوانان قرار گرفته است. با دوربین­هایی که دارای لنز مخصوص است، این امکان وجود دارد که تصاویر از چندین جهت یا نما دیده شود یا برای داشتن دید چند جهتی پردازش­های لازم روی آن صورت گیرد. تصاویر چند جهتی بعد از پردازش به تصاویر ۲D تبدیل می­شوند و با پردازش­های نهایی می­توانند به ۳D یا سه­بعدی مبدل گردند.

به عبارتی یکی از راه­های خلق تصاویر سه­بعدی، انجام پردازش­های نرم­افزاری روی تصاویر دو بعدی است­. نمایشگرهای ۳D صفحات نمایشی هستند که در ساخت آنها از تکنولوژی نمایش سه­بعدی تصاویر و نیز نمایش چند تصویر به طور هم­زمان استفاده شده است یا به تعبیر دیگر نمایش تصاویر به صورت ۳D با عمق ۲D در این نمایشگرها امکان پذیر است. از سال ۱۹۹۰ طراحی و پیاده­سازی این نمایشگرها قوت بیشتری گرفت و تاکنون فیلم­ها و سریال­های گوناگونی با این تکنولوژی ساخته شده است.

یکی از شاخص­ترین آنها سریال کمدی Rock From The Sun ۳rd است. دیدن فیلم­های سه­بعدی با داشتن عینک­های مخصوص، همیشه مورد توجه بوده است زیرا فرد بیننده خود را در صحنه فیلم احساس می­کند و همچنین شبیه پنداری شخصیتی، در حرکات و رفتار بسیار واقعی به نظر می­رسد. اگر شخصیت فیلم به مانعی برخورد فیزیکی کند، گویی این اتفاق برای بیننده افتاده است؛ یا به عنوان مثال صحنه­های طبیعی از حیوانات و پرندگان و ... بسیار واقعی و زنده به نظر می­رسند و این احساس را ایجاد می­کنند که اتفاقات درون فیلم در فاصله­ای بسیار نزدیک در جریان است.

هیجان و زنده بودن تصاویر باعث شده است تا طراحی و پیاده­سازی نمایشگرهای سه­بعدی با سرعت بیشتری در جریان باشد. زیرا انجام بازی­های کامپیوتری و دیدن فیلم­های گوناگون با نمایشگرهای سه­بعدی مورد توجه و استقبال گروه کثیری از افراد قرار گرفته است.