Dom > Razstava > Vsebine

Volumetrični prikaz tvori vizualno predstavitev predmeta v treh fizičnih dimenzijah

Apr 22, 2017

Volumetrični prikaz

Iz Wikipedije, brezplačno enciklopedijo

Volumetrična prikazovalna naprava je grafični prikazovalnik, ki tvori vizualno predstavitev predmeta v treh fizičnih razsežnostih , v nasprotju z ravno podobo tradicionalnih zaslonov, ki simulirajo globino s številnimi različnimi vizualnimi učinki. Ena definicija, ki jo ponujajo pionirji na tem področju, je, da volumetrični prikazi ustvarjajo 3D posnetke s pomočjo emisije, razpršitve ali prenosa osvetlitve iz natančno opredeljenih območij v (x, y, z) prostoru. Čeprav med raziskovalci na tem področju ni soglasja, je morda smiselno, da se prikažejo holografski in zelo večplastni zasloni družini volumetričnih prikazovalnikov, če opravijo razumno delo pri projektiranju tridimenzionalnega svetlobnega polja v prostoru.

Večina, če ne vsi, volumetrični 3D-prikazi so avtostereoskopski ali avtomatsko očiščeni ; To pomeni, da ustvarjajo 3D slike, ki so vidne brez očesa. Upoštevajte, da nekateri tehnologi za prikaz ohranijo izraz "avtostereoskopski" za ploskovne prostorsko multipleksirane paralakse, kot so prikazi lentikularnih listov . Vendar pa so skoraj vsi 3D-zasloni, razen tistih, ki zahtevajo pokrivalo, npr. Stereo očala in stereo glave, prikazani avtostereoskopski. Zato je zelo široka skupina zaslonskih arhitektur pravilno označena kot avtostereoskopska.

Volumetrični 3D prikazi vključujejo samo eno družino 3D prikazov na splošno. Druge vrste 3D prikazov so: stereogrami / stereoskopi, prikazi z zaporednim prikazom, elektroholografski prikazi, paralaksni prikazi »two view« in paralaksni panoramagrami (ki so tipično prostorsko multipleksirani sistemi, kot so prikazi lentikularnih listov in prikazi paralakalne pregrade) Sistemi slike in drugi.

Čeprav so bili prvič postavljeni leta 1912 in sponzor znanstvene fantastike , so volumetrični prikazi še vedno v razvoju in še niso dosegli splošne populacije. Z različnimi sistemi, predlaganimi in uporabljenimi v majhnih količinah - večinoma v akademskih krogih in različnih raziskovalnih laboratorijih - so volumetrični prikazi še vedno dostopni le akademikom, korporacijam in vojski.


Vsebina

[ Skrij ]


Vrste [ uredi ]

Veliko različnih poskusov je bilo izdelanih za izdelavo volumetričnih slik. [1] Ni uradno sprejeta " taksonomija " raznolikosti merilnih prikazov, kar je zapleteno zaradi številnih permutacij njihovih značilnosti. Na primer, osvetlitev znotraj volumetričnega zaslona lahko doseže oči neposredno iz vira ali prek vmesne površine, kot je ogledalo ali steklo; Prav tako se lahko ta površina, ki ni nujno oprijemljiva, giblje, kot sta nihanje ali vrtenje. Ena kategorizacija je naslednja:

Prikaz zaslona z zamahom [ uredi ]

Volumetrični 3D-zasloni, ki se premikajo (ali "swept-volume"), se opirajo na človeško obstojnost vida, da se serija rezin 3D-predmeta zlije v eno samo 3D-sliko. Ustvarili so različno prikazovane količine.

Hitro premikajoče se LED diode ustvarjajo 360-stopinjski predmet v zraku v tem prototipu, ki ga je pripravil University College Sedaya International

Na primer, 3D-scena se računsko razgradi v vrsto "rezin", ki so lahko pravokotne, diskaste oblike ali vijačne prečke, nato pa se projekcijo na ali s površine zaslona, ki se premika. Slika na 2D površini (ki jo ustvarja projiciranje na površino, LED vgrajene v površino ali druge tehnike) se spreminja, ko se površina premika ali vrti. Zaradi vztrajnosti vida ljudje zaznavajo neprekinjen obseg svetlobe. Površina zaslona je lahko odsevna, prepustna ali kombinacija obeh.

Druga vrsta 3D zaslona, ki je kandidatka za razred razvedrilnih prikazov 3D, je varifokalna arhitektura zrcala. Eno od prvih sklicevanj na to vrsto sistema je od leta 1966, v katerem z vibriranim zrcaljenim bobnom odraža vrsto vzorcev iz visokokakovostne 2D slike, kot je vektorski prikaz, na ustrezen niz globinskih površin.

Statični volumen [ uredi ]

Tako imenovani volumetrični 3D-prikazi z "statičnim volumnom" ustvarjajo slike brez kakršnih koli makroskopskih premikajočih se delov v obsegu slike. Ni jasno, ali mora ostati sistem ostati nepremičen za članstvo v tem razredu prikazovanja, da je sposoben preživetja.

To je verjetno najbolj "neposredna" oblika volumetričnega prikaza. V najpreprostejšem primeru je naslovljiva prostornina prostora ustvarjena iz aktivnih elementov, ki so pregledni v izklopljenem stanju, vendar so neprozorni ali svetleči v stanju vklopa. Ko se aktivirajo elementi (imenovani voxels ), v prostoru zaslona prikazujejo trdne vzorce.

Več volumetričnih 3D zaslonov z statično prostornino uporablja lasersko luč za spodbujanje vidnega sevanja v trdnem, tekočem ali plinskem stanju. Na primer, nekateri raziskovalci so se zanašali na dvostopenjski preobrat v materialu z redko zemeljsko površino , ko ga osvetljuje s sečnjo infrardečih laserskih žarkov ustreznih frekvenc. [2] [3]

Nedavni napredek se je osredotočil na nematerialne (proste prostore) implementacije kategorije statičnega volumna, ki bi sčasoma omogočala neposredno interakcijo z zaslonom. Na primer, zaslon za meglo, ki uporablja več projektorjev, lahko naredi 3D-sliko v prostoru, kar ima za posledico volumetrični prikaz statične glasnosti. [4] [5]

Tehnika, predstavljena leta 2006, skupaj s prikazovalnim medijem z vgrajenim impulznim infrardečim laserjem (približno 100 impulzov na sekundo, od katerih vsak traja nanosekundo ), ustvari kroglice žareče plazme na kontaktni točki v običajnem zraku. Žarišče je usmerjeno z dvema premikajočima se ogledaloma in drsnim lečo , ki omogoča oblikovanje oblik v zraku. Vsak impulz ustvarja popping zvok, tako da naprava trese, ko teče. Trenutno lahko ustvari pike kjerkoli v kubičnem metru. Menijo, da bi se naprava lahko razširila na vse velikosti, kar omogoča ustvarjanje 3D slik na nebu. [6] [7]

Kasnejše spremembe, kot je uporaba mešanice plina neon / argon / xenon / helium, podobne plazemski globusu in hitremu sistemu recikliranja plinov, ki uporablja kapuco in vakuumske črpalke, bi tej tehnologiji omogočilo doseganje dveh barvnih (R / W) in po možnosti RGB S spreminjanjem širine pulza in intenzivnosti vsakega impulza, da bi prilagodili emisijske spektre telesa svetlobne plazme.

Vmesniki človek-računalnik [ uredi ]

Edinstvene lastnosti volumetričnih prikazov, ki lahko vključujejo: 360-stopinjsko gledanje, dogovor o konvergentnih in namestitvenih oznakah ter njihova inherentna "tridimenzionalnost", omogočajo nove tehnike uporabniškega vmesnika . V zadnjem delu je preučevana hitrost in natančnost meritev volumetričnih prikazov, [8] novih grafičnih uporabniških vmesnikov [9] in medicinskih aplikacij, ki jih povečajo volumetrični prikazi. [10] [11]

Obstajajo pa tudi programske platforme, ki oddajajo domače in starejše 2D in 3D vsebine na volumetrične prikaze. [12]

Umetniška uporaba [ uredi ]

Hologlyphics: Umetniška uporaba volumetričnih prikazov, ki vključujejo volumetrične filme in glasbo

Od leta 1994 je bil raziskan likovni model Hologlyphics, ki združuje elemente holografije , glasbe , video sinteze , vizionarskega filma, skulpture in improvizacije . Volumetrični filmi so pokazali, da živijo občinstvo na filmskih festivalih, umetniških galerijah in glasbenih dogodkih. Več volumetričnih zaslonov in nizov zvočnikov obkrožajo občinstvo. Filmi so prikazani v povezavi z glasbo, bodisi v živo ali posnet z volumetričnimi animacijami.

Prvotna namera je bila združitev holografije z glasbo in na koncu volumetrični prikazi poravnani kot umetniški medij. Mnogi tradicionalni filmski in video posebni učinki so bili prilagojeni hologlifičnim filmom, poleg tega pa je bilo razvitih še več posebnih učinkov, ki so edinstveni za merjenje volumna. Te vključujejo volumetrične učinke obriševanj, rastrske krivine, morfinga, efekte kaleidoskopa in zrcaljenja, eksperimentalne rotacije, učinke prostorskih deformacij in zaporedje slik.

Hologliški filmi se lahko izvajajo tudi v realnem času, kot video sintetizator , ki ga nadzirajo glasbene tipkovnice, senzorji gibanja, kontrolne plošče in zvočni instrumenti. Sistem za generiranje slike je večinoma digitalen, vendar so bili nekateri originalni slikovni generatorji in procesorji analogni in ostajajo v uporabi.

Pomanjkljivosti [ uredi ]

Znane prostorninske tehnologije prikaza imajo tudi nekaj pomanjkljivosti, ki so razstavljene glede na kompromise, ki jih je izbral sistemski oblikovalec.

Pogosto se trdi, da volumetrični prikazi ne morejo rekonstruirati prizorov z učinki, ki so odvisni od položaja gledalca, kot sta okluzija in motnost. To je napačno prepričanje; Zaslon, katerega vokseli imajo neizotropne profile sevanja, dejansko lahko odražajo učinke, odvisne od položaja. Dosedanji merilni volumetrični prikazi, ki omogočajo okluzijo, zahtevajo dva pogoja: (1) slika se izrisa in projicira kot vrsta "pogledov" namesto "rezine" in (2) časovno spremenljiva podoba površine ni enotna Difuzor. Na primer, raziskovalci so pokazali volumetrične zaslone za predenje s odsevnimi in / ali navpično razpršenimi zasloni, katerih posnetki kažejo okluzijo in motnost. En sistem [13] [14] je ustvaril slike HPO 3D z 360-stopinjskim vidnim pogledom s poševno projekcijo na vertikalni difuzor; Drugi [15] projektira 24 pogledov na rotirajočo površino z nadzorovano difuzijo; In drugi [16] ponuja 12-pogledne slike, ki uporabljajo vertikalno usmerjeno žaluzino.

Do sedaj je zmožnost rekonstrukcije prizorov z okluzijo in drugih vplivov, odvisnih od položaja, na račun navidezne paralakse, saj se 3D prizori izkrivljajo, če jih gledamo na lokacijah, ki niso tista, za katera je bil prizor ustvarjen.

Še en vidik je zelo velika količina pasovne širine, ki je potrebna za krmljenje posnetkov na volumetrični zaslon. Na primer, standardni 24 bitov na slikovno piko , ločljivost 1024 × 768, ravno / 2D zaslon zahtevajo približno 135 MB / s na zaslonsko strojno opremo za vzdrževanje 60 slik na sekundo, medtem ko 24 bitov na voxel , 1024 × 768 × 1024 (1024 "slikovnih pikslov" na osi Z) bi moral za zaslonsko strojno opremo poslati tri zaporedja večje moči (135 GB / s ), da bi vzdrževali 60 volumnov na sekundo. Tako kot običajni 2D videoposnetek bi lahko zmanjšali pasovno širino, ki jo potrebujete tako, da preprosto pošiljate manj volumnov na sekundo in pustite, da se okvirji vmesnika ponovijo, ali če pošljete le dovolj podatkov, da vplivajo na tista področja zaslona, ki jih je treba posodobiti, Je primer v sodobnih video formatih z izgubo stiskanja, kot je MPEG . Poleg tega bi bil 3D-volumetrični prikaz potreben za dve do tri velikosti večja moč CPU in / ali GPU, ki presega tisto, ki je potrebna za 2D posnetke enakovredne kakovosti, vsaj deloma zaradi čiste količine podatkov, ki jih je treba ustvariti in jih poslati Zaslonska strojna oprema. Če pa je vidna le zunanja površina volumna, je potrebno število vokselov enako kot število pikslov na običajnem zaslonu. To bi veljalo le, če vokseli nimajo vrednosti "alfa" ali "transparentnosti".

Tržnica [ uredi ]

Trenutno obstaja nekaj podjetij, ki se ukvarjajo z razvojem tehnologij 3D prostorninskega prikaza. Naslednja podjetja imajo prostorninsko tehnologijo prikazovanja, ki je bila razstavljena javno in je na voljo za prodajo:

To je seznam, ki vključuje vse družbe, ki so eksperimentirale z neko obliko prostorninske tehnologije prikaza: