Классификация систем объёмного телевидения

Объекты наблюдения, которые составляют физический мир, доступны глазу человека и телекамере, благодаря формируемому ими световому полю. Обсуждая фундаментальные вопросы зрения человека, Э.Х. Адельсон и Д.Р.Берген в статье «Пленоптическая функция и элементы первичной стадии зрения» (The plenoptic function and the elements of early vision,1991 г.) ввели описывающую «все, что можно увидеть» пленоптическую функцию  (от лат. plenus – полный и англ.. optic – оптический). Она представляет собой запись распределения интенсивности света внутри пучка лучей на входе оптической системы глаза ,  где: θ, φ – угол места и азимут линии визирования, Vx, Vy, Vz - координаты наблюдателя, λ - длина волны света и t – время. Эта функция позволила авторам создать таблицу базовых визуальных элементов, подобную периодической таблице Д.И.Менделеева. Элементы таблицы представляют собой двумерные сечения пленоптической функции. Некоторые из этих элементов являются математическими аналогами рецептивных полей (см. ниже) зрительной системы человека. Функция нашла широкое применение в литературе по компьютерной графике и многоракурсному телевидению.

Для классификации систем объёмного телевидения можно использовать геометрическую часть пленоптической функции, при этом параметр λ, связанный с цветом излучения можно опустить, подразумевая, конечно, что объемное изображение цветное. В отличие от глаза, объемная телевизионная камера способна использовать зависимость пленоптической функции от времени, для определения расстояния r от точки наблюдения до наблюдаемой точки объекта методом активной светолокации (см. ниже), при этом r и t связаны известной линейной зависимостью. Заменим также оригинальные обозначения Vx, Vy, Vна x, y, zсоответственно.

При новой параметризации получим:  - функцию шести переменных (измерений), где: θ, φ, r – составляют сферическую систему координат с центром в точке наблюдения,  а  x, y, z– декартовы координаты точки наблюдения. Для определенности углы θ, φ можно отсчитывать относительно оси параллельной оси глубины - z. Оси х - горизонтальную и у -  вертикальную в одних случаях (для измерений) удобно выбрать параллельными плоскости окна объёмного телевизора, а в других (для навигации) привязать к какому либо объекту телевизионного изображения. Шесть параметров (измерений) практически полностью определяют конфигурацию (геометрию) системы отображения в пространстве. Хотя в некоторых случаях полезным может оказаться введение параметра ψ – поворота телевизионной камеры вокруг оптической оси (крена) и тогда общее число измерений может вырасти до семи. Заметим, что у человека существует специальный механизм, парирующий повороты глаз вокруг оси зрения при наклоне головы вбок. Можно считать, что θ, φ, r – числовые значения координат точки поверхности наблюдаемого объекта в субъективной системе координат, а x, y, z – объективные координаты центра зрачка глаза субъекта или объектива телекамеры.

Сегодня на рынке кинооборудования принято говорить о 3D (трехмерном)  стереоскопическом изображении. В 4D кинозале добавляются кресла с динамическими платформами. В 5D кинематографе добавляется комплекс спецэффектов (ветер, брызги воды, генераторы дыма и снега, имитаторы прикосновений и покалываний, инжекторы запахов). Такое употребление терминов (3D, 4D, 5D)  обусловлено скорее рекламными, чем техническими соображениями.

Наш выбор параметров классификации систем объёмного телевидения соответствует геометрии отображения физического мира человеком и обусловлен стремлением к тому, чтобы телевизионная система максимально ей соответствовала.

Уточненный нами геометрический вид пленоптической функции, позволяет говорить о шестимерности развитой системы объемного телевидения. Учитывая это, можно составить следующую классификацию систем объёмного телевидения (таблица):

 В соответствии с приведенной таблицей, необходимо привести формулу обсуждаемого варианта системы телевидения, например, 3D(θ, φ, x), что означает, что мы имеем дело с двумерным изображением θ, φ трехмерной модели, при возможности ее оглядывания, перемещаясь по горизонтали x.  Такая формула отсутствует в таблице, содержащей лишь некоторые примеры. Смысл ее очевиден. В данном случае в телевизионной системе отсутствует измерение  r, то есть, не предусмотрена возможность изменения аккомодации и конвергенции глаз при отслеживании объёмного сюжета.

Поскольку наличие координат θ и φ в телевизионной системе обязательно, их можно опустить и использовать сокращенную формулу, например, 5D(r, x, z). Последняя обозначает  систему объемного телевидения, или телевизора (формулы могут не совпадать) с трехмерным (r) изображением и возможностью перемещаться в трехмерном пространстве (трехмерная интерактивность) в горизонтальной плоскости (x, z).

В нашей системе классификации обычная стереоскопическая система будет иметь обозначение 2,5D(r) или просто 2,5D.

Такое дробное обозначение нуждается в пояснении. Когда мы направляем свое внимание на определенную зону пространства, задавая дистанцию наблюдения, эта зона выделяется с помощью органа зрения. Выделение по углу происходит благодаря пику разрешающей способности глаза возле линии визирования (рис. 14), а выделение по глубине (дальности) благодаря аккомодации и конвергенции глаз. Аккомодация (фокусировка) глаза обеспечивает ясное видение в пределах глубины резкости. Конвергенция (скашивание) глаз минимизирует диспаратность (рис. 14) на выбранной дистанции наблюдения, исключая двоение изображения. Если телевизионная система не обеспечивает функций конвергенции и аккомодации глаз, то в ней отсутствует измерение r, если обеспечивает обе функции, мы говорим о наличии этого измерения, если обеспечивается только одна, о 50 % реализации измерения или о 0,5 r. При наблюдении стереопары конвергенция  глаз меняется при переносе внимания с близких точек объекта на дальние, а аккомодация остается неизменной, соответствуя дистанции расположения стереопары. Такая неестественная работа глаз приводит к их повышенному утомлению.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить